1.1 ANSYS Icepak概述及工程应用
ANSYS公司是世界著名的CAE供应商，经过40多年的发展，已经成为全球数值仿真技术及软件开发的领导者和革新者，其产品包含电磁、流体、结构动力学3大产品体系，可以涵盖电磁领域、流体领域、结构动力学领域的数值模拟计算，其各类软件不是单一的CAE仿真产品，而是集成于ANSYS Workbench平台下，各模块之间可以互相耦合模拟、传递数据。因此，使用ANSYS数值模拟软件，用户可以将电子产品所处的多物理场进行耦合模拟，真实反映产品的EMC分布、热流特性、结构动力学特性等。目前，ANSYS系列软件被广泛应用于各类电子产品的研发流程中，在很大程度上提高了产品的研发进程。
Icepak软件（版本4.4.8）于2006年被ANSYS收购，并入旗下，随之ANSYS公司开发了与Icepak相关的各类CAD、EDA接口，当前最新的版本是ANSYS Icepak 18.1。本书基于ANSYS Icepak 18.1进行介绍，与之前的各个版本相比，此版本在很多方面做了较大改进。
ANSYS Icepak 18.1是ANSYS系列软件中针对电子行业的散热仿真优化分析软件，目前在全球拥有较高的市场占有率，电子行业涉及的散热、流体等相关工程问题，均可使用ANSYS Icepak进行模拟计算，如强迫风冷、自然冷却、PCB各向异性导热率计算、热管数值模拟、TEC制冷、液冷模拟、太阳热辐射、电子产品恒温控制计算等工程问题。
ANSYS Icepak 18.1与主流的三维CAD软件（Catia、Autodesk Inventor、Pro/Engineer、Solid-works、Solid Edge、Unigraphics等）具有良好的接口，同时，Icepak可以将主流的EDA软件（Cadence、Mentor、Zuken＜CR5000＞、Altium Designer、Sigrity）输出的IDF模型及PCB板的布线过孔文件导入Icepak进行模拟计算；与此同时，ANSYS Icepak具有丰富的物理模型，其使用ANSYS Fluent作为求解器，具有鲁棒性好、计算精度高等优点。目前，ANSYS Icepak在我国航空航天、机车牵引、消费性电子产品、医疗器械、电力电子、电气、半导体等行业有着广泛的应用，如图1-1所示。
图1-1 ANSYS Icepak应用范围
例如，航空航天方面的应用包括：
（1）机载电子控制机箱热分析。
（2）PCB单板散热分析。
（3）卫星控制系统热分析。
（4）雷达控制系统热分析。
（5）芯片散热分析等方面的模拟分析。
（6）与ANSYS电磁软件进行电磁—热流耦合模拟。
（7）与ANSYS结构动力学软件进行热流—结构力学的耦合模拟。
ANSYS Icepak在电子散热仿真及优化方面主要有以下特征：
（1）基于对象的自建模方式，快速便捷建立热模型。
（2）丰富多样的电子器件库并支持用户自定义库。
（3）快速稳定的求解计算。
（4）自动优秀的网格技术。
（5）与CAD软件/EDA软件有良好的数据接口。
（6）与电磁/结构动力学软件可以进行多场耦合模拟。
（7）丰富多样化的后处理功能等。
另外，ANSYS Icepak能够仿真的物理模型主要包含以下几方面：
（1）强迫对流、自然对流模型。
（2）混合对流模型。
（3）PCB Trace及导体的焦耳热计算。
（4）热传导模型、流体与固体的耦合传热模型。
（5）丰富的辐射模型（半立方体法、自适应模型、Discrete Ordinates模型、Ray Tracing模型）。
（6）PCB各向异性导热率计算。
（7）稳态及瞬态问题求解。
（8）多流体介质问题。
（9）风机非线性P Q曲线的输入。
（10）IC的双热阻网络模型。
（11）太阳辐射模型。
（12）TEC制冷模型。
（13）模拟轴流风机叶片旋转的MRF功能。
（14）电子产品恒温控制计算。
（15）模拟电子产品所处的高海拔环境等。