ANSYS Icepak 作为基于计算流体动力学（CFD）的专业电子设备热仿真软件，通过求解流体力学和能量守恒方程，可精准预测电子产品的温度、流速、压力等分布。核心参数的合理设置直接决定仿真精度与效率，这些参数贯穿前处理、求解计算、后处理全流程，下面将按仿真阶段逐一拆解关键参数。

一、前处理核心参数：建模与基础设置

前处理参数是仿真的基础，明确模型的“构成”与“属性”，需在精度和计算速度间做好平衡。

1. 几何参数

定义内容：涵盖模型中所有物体的尺寸、形状和位置，比如芯片的长 × 宽 × 高、散热鳍片的间距与厚度、风扇安装位置、风道截面积等。

关键原则：对流阻有显著影响的部件需详细建模，而倒角、螺丝孔等对热传递影响极小的结构可适当简化。

重要性：直接决定流场通畅度、热传导路径和散热面积，哪怕 1mm 的散热片间隙变化，都可能大幅改变仿真结果。

2. 材料参数

材料参数是热仿真的核心，定义物体参与热过程的特性，需根据实际材质精准设置。

导热系数（W/(m・K)）：衡量导热能力，值越大导热性越好，常见材料参考值为空气～0.026、FR-4~0.3、硅～150、铝～200、铜～400；各向异性材料（如 PCB）需分别设置 X、Y、Z 方向系数，X-Y 方向因铜层走线等效系数更高。

比热容（J/(kg・K)）：决定物体温度变化的“惯性”，瞬态仿真中尤为关键，比热容大的材料（如热沉块）升温慢，能起到热量缓冲作用。

密度（kg/m³）：与比热容共同决定材料热容（ρ×Cp），相同体积下密度大的材料通常热容更大。

表面发射率：无量纲数（0~1），衡量表面辐射散热能力，抛光铝～0.05、阳极氧化铝 / 喷漆表面～0.8、PCB 绿油～0.9；辐射换热主导场景（真空、自然对流、高温环境）需重点关注。

二、热源与边界条件参数：明确热来源与外部环境

这类参数定义仿真系统的“热输入”和“外部约束”，是仿真贴近实际场景的关键。

1. 热源参数

核心输入：器件发热功率（单位 W），可直接设定恒定功率，也可定义瞬态功率。

瞬态设置：支持线性、指数、正弦、方波等随时间变化的功率曲线，能模拟芯片工作负载波动的真实发热情况。

2. 边界条件参数

开口设置：定义流体进出口，可选择压力入口 / 出口（指定相对压力）、速度入口（设定风扇流速与方向）、质量流量入口（指定进口质流量），完全发展的出口可设为“出流”（梯度为零）。

壁面设置：默认绝热（无热交换），可根据需求设为固定温度、对流换热系数（指定 h 值与环境温度 T∞）或外部辐射（指定环境温度）。

初始条件：瞬态仿真的初始状态设定（如初始温度 25°C），合理设置可大幅缩短计算达到稳定的时间。

三、求解器与控制参数：定义计算规则

这类参数决定“如何计算”，直接影响仿真效率与结果精度，需结合场景针对性配置。

1. 物理模型选择

辐射模型：Surface to Surface（S2S）适用于无参与性介质场景，计算量大；Discrete Ordinates（DO）通用性强，支持半透明介质，精度与计算量均较高；Ray Tracing 为新增功能，处理复杂几何和多辐射面时效率突出。

湍流模型：层流（Laminar）适用于低流速、自然对流场景；Spalart-Allmaras（1-eq）为软件默认，专为电子散热优化，平衡精度与速度。

2. 网格划分设置

网格虽非“参数”，却是求解精度的核心控制因素，需重点关注：

网格类型：不规则模型优先选择 Mesher-HD 网格。

关键参数：设定最小 / 最大网格尺寸控制全局疏密，通过“Meshing Object”对局部关键区域（如芯片表面）加密；启用多级网格功能生成边界层网格，捕捉换热梯度；设置最小间隙单元数≥3、边缘最小单元数≥2，确保计算准确性。

四、后处理与结果参数：提取关键仿真信息

后处理参数定义“关注的结果类型”，需根据分析需求选择合适的呈现方式。

可视化结果：温度云图 / 切面图直观展示空间温度分布；流线图 / 矢量图呈现气流走向、涡流及死区位置；等值面可快速识别特定温度区域（如＞80°C 的过热部位）。

监控与分析：设置点、面、体监控点，实时监测芯片结温、出口温度等关键位置数据，用于判断收敛状态；通过收敛曲线、历史曲线等，验证仿真结果的可靠性与稳定性。

Icepak 热仿真的核心逻辑是通过精准定义“几何与材料”“热源与边界”“求解与控制”三类核心参数，让仿真模型贴近实际场景，最终通过后处理提取有效信息。设置参数时，需兼顾精度与效率：关键结构不简化、核心参数不偏差，同时合理选择物理模型与网格策略。掌握这些核心参数的设置技巧，能大幅提升热仿真的准确性，为电子产品的散热设计优化提供可靠支撑。