热分析软件

传热学中几种常用软件及数值解法的介绍一、常用软件介绍：1、FLUENT软件简介FLUENT软件是美国FLUENT公司开发的通用CFD流场计算分析软件，囊括了Fluent Dynamic International、比利时Polyflow和Fluent Dynamic International（FDI）的全部技术力量（前者是公认的粘弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司，而后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司）。

FLUENT是用于计算流体流动和传热问题的程序。

由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。

灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。

采用的数值解法有限体积法（Finite V olume Method）程序的结构FLUENT程序软件包由以下几个部分组成：(1)GAMBIT——用于建立几何结构和网格的生成。

(2)FLUENT——用于进行流动模拟计算的求解器。

(3)prePDF——用于模拟PDF燃烧过程。

(4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。

(5)Filters(Translators)—转换其他程序生成的网格，用于FLUENT计算。

FLUENT程序可以求解的问题(1)可压缩与不可压缩流动问题。

(2)稳态和瞬态流动问题。

(3)无黏流，层流及湍流问题。

(4)牛顿流体及非牛顿流体。

(5)对流换热问题(包括自然对流和混合对流)。

(6)导热与对流换热耦合问题。

(7)辐射换热。

(8)惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟。

(9)用Lagrangian轨道模型模拟稀疏相(颗粒，水滴，气泡等)。

(10)一维风扇、热交换器性能计算。

(11)两相流问题。

(12)复杂表面形状下的自由面流动问题。

Icepak介绍1、软件介绍icepak软件由fluent公司提供，专门为电子产品工程师定制开发的专业电子热分析软件；借助icepak的分析与优化结果，用户可以减少设计成本，提供产品的一次成功率，改善电子产品的性能，提高可靠性，缩短产品上市时间。

Icepak软件包包含如下内容：Icepak，建模，网格和后处理工具Fluent，求解器Icepak软件架构软件的一些特点：快速几何建模功能：友好界面和操作、基于对象建模、各种形状的几何模型、大量的模型库、ECAD/IDF输入、专用的CAD软件接口IcePro；强大的zoom-in功能：能够自动将上一级模型的计算结果传递到下一级模型，从系统级到板极，从板极到元件级，层层细化，大大提高您的工作效率。

可以逼近各种形状复杂的几何，大大减少网格数目，提高模型精度，结构化和非结构化的不连续网格可以进一步减少网格的数目，加快计算的速度，提高工作的效率。

这是Icepak 软件的独到之处。

先进的网格技术：具有自动化的非结构化网格生成能力，支持四面体、六面体以及混合网格；具有强大的网格检查功能，可以检查出质量较差（长细比、扭曲率、体积）的网格。

参数化和优化设计功能：可以通过设计变量来定义任何一个复选框――active、湍流、辐射、风扇失效等；任意量都可设置成变量，通过变量的参数化控制来完成不同工况、不同结构、不同状态的统一计算；通过对变量自动优化，获得热设计的最优方案丰富的物理模型：自然对流、强迫对流和混合对流、热传导、热辐射、流-固的耦合换热、层流、湍流、稳态、非稳态等流动现象强大的解算功能： FLUENT求解器、结构化与非结构化网格的求解器、能够实现任何操作系统下的网络并行运算。

强大的可视化后置处理，面向对象的、完全集成的后置处理环境可视化速度矢量图、等值面图、粒子轨迹图、网格图、切面云图、点示踪图可以通过以下格式输出：postscripts, PPM, TIFF, GIF, JPEG和RGB格式动画可以存成Avi, MPEG, Gif等格式的多媒体文件后处理的结果可以输出到 I-deas, Patran, Nastran等结构分析软件。

FloTHERM优化电子设备热设计FloTHERM作为电子行业热分析软件的市场领导者，拥有相当广泛的用户群。

很多公司都喜欢使用FloTHERM进行热传-流动分析，并对投资回报率信心十足。

在最近的一次调查中显示，98%的用户愿意向同行推荐FloTHERM，本文将详细介绍FloTHERM是如何帮助各行业的企业解决其所面临的热管理问题的。

一、概述FloTHERM是一款强大的应用于电子元器件以及系统热设计的三维仿真软件。

在任何实体样机建立之前，工程师就可以在设计流程初期快速并简易地创建虚拟模型，运行热分析以及测试设计更改。

FloTHERM采用先进的CFD(计算流体力学)技术，预测元器件、PCB板以及整机系统的气流、温度和传热，。

不同于其他热仿真件，FloTHERM是一款专为各类电子应用而打造的分析工具，其应用行业包含：◎电脑和数据处理;◎电信设备和网络系统;◎半导体设备，集成电路(ICs)以及元器件;◎航空和国防系统;◎汽车和交通运输系统;◎消费电子。

FloTHERM以专业、智能和自动而著称，区别于其他传统分析软件。

这些功能可协助热设计专家们将产能最大化，帮助机械设计工程师将学习过程减到最少，并为客户提供分析软件行业最高比率的投资回报率。

在中小型企业，一年时间，投资FloTHERM所带来的收益就是投资成本的数倍，公司规模越大，成本回收的速度越快。

用户可以从以下方面体验到使用FloTHERM解决电子热设计问题所带来的惊人利益：◎生产硬件前解决热设计问题;◎减少重新设计工作，降低每单位产品成本;◎增强可靠性和提高整体的工程设计程度;◎显著地缩短上市时间。

建模功能#e#二、建模功能1.SmartPartsFloTHERM软件提供了专门应用于电子设备热分析的参数化模型创建宏(SmartParts)，能够迅速、准确地为大量电子设备建模。

SmartParts技术应用范围：散热器、风扇、印刷电路板、热电冷却器、机箱、元器件、热管、多孔板和芯片。

一、全球最专业的大型热流分析软件1.基本介绍Brent Cullimore 和Steven Ring为主要创始人。

SINDA－用于导热和热辐射模拟以热R-C电路形式模拟系统内稳态和瞬态能量存储和流动SINDA发展史是航天热设计的发展史，是热辐射学的发展史。

FLUINT－用于流体换热模拟以流体R-C电路形式模拟流体系统稳态和瞬态能、质存储和流动FLUINT发展史是流固耦合传热集总参数－有限差分发展史。

1.1简单历史SINDA－追溯到1960’s，最早为CINDA；FLUINT－1987年推出，部分源于核热工水利程序，现已大幅升级；SinapsPlus®－1992年推出，为S/F开发的示意图型前后处理器；RadCAD®－1997年推出，主要用于3D热辐射计算；Thermal Desktop®－1998年推出，为满足多系统协同设计开发，3D几何实体建模，与CAD/CAE交互模型，FEM+FD随之推出EZ-XY®；FloCAD®－2000年推出。

2.SINDA/FLUINT包括以下几个模块：2.1 SINDA/FLUINT ：专业的热/ 流体求解器基于：集总参数(电路网络类型)＋有限差分＋实验关联式•结构件的集总参数－有限差分理论，即Nodes-Conductors方法•结构件周边流场的集总参数－有限差分理论，即Lumps-Path-Ties理论由S/F于1980年提出•集总参数－有限差分方法优点：使用曲面/曲体后模型更准确、规模更易调整、热辐射快速精确、流固耦合/固固接触模拟容易•实验室关联式法比CFD求解三大方程更适合大系统工程仿真，计算快速、误差可控理论基础：➢以任意形状、任意大小团块的集总参数为模型状态参量；➢以阻值形式解释能量/质量/动量传递中出现的势差；➢以热容反映瞬态过程中滞后现象；➢基于热网络法开发，使得该软件能模拟多行业类似问题。

✓避免了FEM或CFD中因模型网格空间分辨率不高而造成的应力集中或涡旋被忽略。

公司简介上海坤道信息技术有限公司(SIMUCAD Info Tech Co., Ltd) 是一家专注于高端计算机辅助工程(CAE)软件和高科技仪器设备的提供商和方案咨询服务供应商，致力于为机械电子产品之研发、生产和制造提供先进完善的设计、分析、测试和制造解决方案以及成熟高效的技术支持和咨询服务。

坤道公司的前身为Mentor Graphics 公司流体分析、热设计和热测试部门(原英国Flomerics公司中国代表处)负责政府客户、国防与航空航天领域及高校（包括中科院）的业务部门。

目前是Mentor Graphics公司流体分析、热设计和热测试系列产品在中国大陆政府、国防与航空航天领域及高校（包括中科院）和国内中小企业客户的总代理，负责其产品的销售和服务事宜。

同时，上海坤道公司还是美国C&R Technology公司Sinda/Fluint、Thermal-Desktop全系列产品、ATS公司全系列流体及热测量设备和SpaceRadiation Association公司SpaceRadiation软件在中国大陆的总代理。

坤道公司配备了一支技术精湛、业务娴熟、专业经验丰富的技术服务队伍，为客户提供工程咨询服务、客户培训，并举办各类研讨会、技术培训班和用户大会，帮助客户解决技术难题。

优质的技术支持服务成为坤道公司的核心竞争力。

坤道公司在软件应用、工程师培训和售后技术服务方面帮助客户成功建立和完善技术平台，得到了广大用户的首肯与认可。

客户包含中国电子科技集团、中国航空工业集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国兵器集团、中船重工、总参、各军工企业、中科院、广大高等院校、各类质量监督和检测机构以及广大电子、半导体、通讯、计算机和机械行业公司及研究机构等。

公司产品FloVENT专业暖通（HVAC）及环境级流场热分析软件：FloVENT是专业的暖通（HVAC) 、节能、数据中心流体及热分析软件，同时也是全球第一款环境级暖通及流场仿真软件，自从1989年推出以来就一直领导该行业的发展，在全球建筑通风仿真和数据中心热分析市场占有率超过50%。

Abaqus：ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。

ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。

并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力/ 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/ 应力耦合分析）及压电介质分析。

模块：ABAQUS/əba:kjus/有两个主求解器模块—ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit。

ABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块—ABAQUS/CAE。

ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。

ABAQUS 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。

ABAQUS 的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。

由于ABAQUS 优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。

ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。

功能：静态应力/位移分析：包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等动态分析粘弹性/粘塑性响应分析：粘塑性材料结构的响应分析热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等耦合分析：热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等非线性动态应力/位移分析：可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题准静态分析：应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题退火成型过程分析：可以对材料退火热处理过程进行模拟海洋工程结构分析：对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟对海洋工程的特殊的连接，如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动等进行模拟水下冲击分析：对冲击载荷作用下的水下结构进行分析柔体多体动力学分析：对机构的运动情况进行分析，并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析，并可以考虑机构运动中的接触和摩擦疲劳分析：根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估设计灵敏度分析：对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计软件除具有上述常规和特殊的分析功能外，在材料模型，单元，载荷、约束及连接等方面也功能强大并各具特点：材料模型：定义了多种材料本构关系及失效准则模型，包括：弹性：线弹性，可以定义材料的模量、泊松比等弹性特性正交各向异性，具有多种典型失效理论，用于复合材料结构分析多孔结构弹性，用于模拟土壤和可挤压泡沫的弹性行为亚弹性，可以考虑应变对模量的影响超弹性，可以模拟橡胶类材料的大应变影响粘弹性，时域和频域的粘弹性材料模型塑性：金属塑性，符合Mises屈服准则的各向同性和遵循Hill准则的各向异性塑性模型铸铁塑性，拉伸为Rankine屈服准则，压缩为Mises屈服准则蠕变，考虑时间硬化和应变硬化定律的各向同性和各向异性蠕变模型扩展的Druker-Prager模型，适合于沙土等粒状材料的不相关流动的模拟Capped Drucker-Prager模型，适合于地质、隧道挖掘等领域Cam-Clay模型，适合于粘土类土壤材料的模拟Mohr-Coulomb模型，这种模型与Capped Druker-Prager 模型类似，但可以考虑不光滑小表面情况泡沫材料模型，可以模拟高度挤压材料，可应用于消费品包装、及车辆安全装置等领域混凝土材料模型，这种模型包含了混凝土弹塑性破坏理论渗透性材料模型，提供了依赖于孔隙比率、饱和度和流速的各向同性和各向异性材料的渗透性模型。

专业、精确的热场分析仿真工具ThermNet1、简介ThermNet仿真对给定热源的温度分布进行仿真分析。

ThermNet和MagNet结合可以进行精确的电磁-热耦合仿真计算。

部分功能如下：对给定热源产生的温度分布进行仿真分析，考虑导热材料存在的情况和对流/辐射边界损失。

与MagNet的双向耦合分析由于涡流和磁滞损耗产生的热效应。

以密度的形式设定分布在每一个部件内的热能值。

方便的建模能力和直观的界面。

材料建模（可以是温度的函数）。

强大的参数化功能，可以在一个模型上实现多个工况的仿真。

2、功能概览静态求解器瞬态求解器电磁耦合求解器确定在存在热传导材料和对流和辐射边界下，由给定热源产生的静态温度分布。

确定在存在热传导材料和对流和辐射边界下，由给定热源产生的时变温度分布。

根据时间效应的影响，定义时间步长。

使用与静磁场或时间-谐振磁场的迭代耦合分析，预测由于铁损和涡流损耗产生的温度分布，和确定对电导率和磁材料属性的温度效应。

用户可以控制进行电磁仿真的次数。

2)几何建模器支持3D实体建模(solid modeling) ；用户可以创建自己的模型库，以便在设计中重复使用；SAT和DXF文件的输入和输出功能；其他可供选择的输入/输出模块：CATIA, STEP, IGES, Pro/E 和Inventor文件；对耦合仿真的Enable 和Disable 选择：可以定义模型中的某个部件只进行一种仿真运算（例如，只进行热场计算），而不进行耦合运算中的另一个仿真（电磁仿真）。

3)材料编辑器包含Infolytica预定义材料库作为永久参考；在一种材料属性定义时，对不同的温度值，定义相应的电磁属性；模型所用的材料，便于共享；定义自己的材料。

可以定义以下属性：4)脚本编程基于微软的ActiveX™ 技术, 用户可以自动地处理重复性任务和对一些配置客户化； 脚本记录工具可以帮助编写脚本程序，用户也可以自己写；可以和其他软件通信和互动，例如：与excel连接，便于对数据进行处理；将数据结果传输到其他仿真软件，实现多物理分析；5)网格和自适应支持自动网格剖分和用户自定义网格剖分；自适应网格剖分；ThermNet中的自适应网格剖分与MagNet的自适应网格剖分是互相独立的。

专业热分析软件ICEPAK简介Post By：2007-6-22 12:01:00快速几何建模友好界面和操作——完全基于Windows风格的界面。

依靠鼠标选取、定位以及改变定义对象的大小，使用鼠标拖拽方式，因而建模过程非常方便快捷；基于对象建模——箱体、块、风扇、PCB板、通风口、自由开口、空调、板、壁面、管道、源、阻尼、散热器、离心风机、各种封装件模型等，用户可以直接从ICEPAK的菜单调用现成的模型，无须从点、线、面开始建模；各种形状的几何模型——六面体、棱柱、圆柱、同心圆柱、椭圆柱、椭球体，斜板、多边形板、方形或园形板，在这些基本模型基础上可以构造出各种复杂形状的几何模型；大量的模型库——材料库：包括各种气体、液体、固体以及金属与非金属材料库；风扇库：包括Delta, Elina, NMB, Nidec, Papst, EBM, SanyoDenki等厂家的风扇模型；封装库：各种BGA、QFP、FPBGA、TBGA封装模型，用户可以随时上网更新自己的模型库；用户还可以用已经创建好的模型建立自己的库；ECAD/IDF输入——IDF（如Cadence, Mentor Graphics, Zuken, Synopsys等）格式的文件直接输入；专用的CAD软件接口IcePro——IcePro可以直接导入CAD模型，如Assembly, Part, Ig es, Step, Sat格式文件，并能自动转化为ICEPAK模型。

适用的CAD软件有：Pro/E, UG, I-deas, Catia, Solidworks, Solidedge等。

强大的zoom-in功能ICEPAK提供的zoom-in功能能够自动将上一级模型的计算结果传递到下一级模型，从系统级到板极，从板极到元件级，层层细化，大大提高您的工作效率。

而且ICEPAK软件是通过Profile文件在级与级之间传递非均匀分布的边界数据，确保了计算精度。

五．热分析数据采集/分析工作站软件安装与操作DTU系列热分析仪器采用LabView软件编辑系统。

5.1安装工作站软件5.1.1打开随机附带热分析软件光盘，找到Analysis Install文件夹（图5-1）图5-15.1.2 打开analysis install文件夹选项后点击setup文件，按屏幕提示进入安装程序。

程序默认安装路径为C:\ProgramFiles\BYJZ_RFX\，用户可依需要自行设置安装路径。

5.1.3系统安装完毕后，热分析工作站软件图标将出现在操作系统/开始/所有程序中。

5.2使用工作站软件数据采集系统5.2.1数据采集注意本操作前请先检查：A开启仪器主机电源B检查仪器主机与计算机信号传输线连接情况C工作站软件安装成功5.2.2点击热分析工作站软件图标后软件进入运行状态，欢迎界面后出现工作站主界面。

（图5-2）图5-25.2.3点击主界面左下方“新采集”按钮，此时进入实验数据采集程序对话框。

（图5-3）图5-3注意此时通讯端口指示灯应工作，如显示暗绿色请检查数据线连接及仪器主机电源开启状态，并检查计算机设置。

实验数据采集程序以实验开始前的参数设定为主要工作。

在本操作界面，用户可对将进行的样品分析实验进行如下数据设定操作：1试样名称：填入所做实验名称2序号：填入所做实验排列序号实验者：实验操作人试样重量：热重实验前，试样重量需精确称量，将重量数值输入到“试样重量”选项，该数据做为热重曲线分析的数据依据（数值不精确，会导置热重分析不精确。

建议使用万分之一或以上微量天平进行实验样品的称量工作）采集时间间隔：控制实际数据采集周期样品气氛环境：填入实验气氛种类实验温度状态：四种模式选择（升温、恒温、降温、阶梯升温）。

1.常规实验升温：“起始采样”温度设置为0℃（或低于炉内实际温度），“升温速率”根据实验需要进行选择，“终值温度”根据实验需要进行选择（中温型仪器最高设置1150℃，高温型仪器最高设置1450℃），“保温时间”设置0℃。