HeatPathView 是为早在Cradle CFD版本10的时候开发的，作为一个可视化实用程序，用于显示来自scSTREAM和HeatDesigner的分析结果。HeatPathView 使用户能够在组件级别管理散热。它是一种非常实用，指导设计，解决散热问题的工具，可以以直观的图形格式搜索和了解热平衡和热路径。以下对 Software Cradle 的开发人员Jun Eto 的采访揭示了 HeatPathView 开发背后的驱动力，该功能源于“确定传热故障以帮助工程师做出更明智的热设计决策”的需求。

问：您如何看待最近热流体分析工具的使用？

在与我们的用户交谈时，我听到他们说，随着公司不断追求创新，热设计要求近年来变得更加严格。这些工程师在更小的设计中面临着不断增加的热密度，在许多情况下是“无风扇”结构。电路板上的组件更密集，在许多情况下会产生更多热量。这推动了热流体分析软件在市场上的应用，并且随着产品设计周期的不断缩短，CFD 软件已成为解决当今热设计挑战的必要工具。scSTREAM 和 HeatDesigner 等产品可以应对这些挑战，从而可以在原型设计和测试之前更改材料或软件内的组件布局，并模拟加热组件的温度和热效应。通过热分析可以得出的另一个有价值的见解是，您可以测量难以到达的区域的温度，还可以可视化实验中难以测到的气流，并且可以轻松共享结果与您的设计工程师或客户同行。然而，在软件的实际使用方面还有更多的问题需要解决。在与我们的用户进行技术支持会议期间，我经常被问到：“我得到了结果，但是如何将它们应用到我的产品设计中以进行改进？” 在这种情况下，用户无法利用其产品的温度分布结果来有效地改进他们的设计，而分析工具的作用仅限于检查组件是否符合规格。当然，这是一个重要的角色，但它是实际测量的延伸，我不能说分析工具得到了充分利用。在这种情况下，用户无法利用其产品的温度分布结果来有效地改进他们的设计，而分析工具的作用仅限于检查组件是否符合规格。 

图 1. 分析结果与设计思路的难点

有鉴于此，我越来越相信在如何呈现分析结果方面的一些独创性应该有助于直接从分析结果中产生关于设计改进的想法。　我们还听到工程师谈论“前置式设计”。这是一种在概念阶段早期进行逻辑设计的策略，同时仍有很大的自由度和灵活性。虽然它经常被谈论，但事实是它并不完全是现实。在初步设计阶段，包括结构和功耗在内的很多参数都是暂定的，使得分析结果也是暂定的。在这个阶段，温度的绝对评估意义不大，因此应该对研究进行比较或参数评估。但是，讨论往往集中在与测量值或设计值的差异上，大概是因为分析工具无法提供可视化。尽管如此，我认为比较评估也可以。无论是在初步设计阶段还是在详细设计阶段，如果将分析结果归结为“该组件处于 XX 摄氏度”，设计工程师从分析中得出的唯一信息是给定组件与测量结果相比是否存在问题或设计值。所以，我开始相信让软件回答这个问题是很重要的，“为什么这个组件在 XX 摄氏度？”　为此，我得出一个结论，即有必要以工程师易于理解的方式以图形方式显示热量的流动。例如图 2 显示了安装有BGA的两个不同电路板的温度分布。

图 2. 电路板温度分布及散热示意图

就温度分布而言，这两种情况似乎没有太大不同。但是，当我们能够检查 BGA 的热量如何散出去时，我们会发现左侧有大量热量散发到空气中，而右侧则有相当多的热量通过辐射散发。对于散热管理而言，知道原因（热量的流动）比知道结果（温度）更重要。您可以使用热像仪等设备在实验中获得详细的温度分布，但很难测量传热量。我怀疑在许多情况下，设计工程师会测量多个位置的温度，并使用这些信息在他们的脑海中描绘出热量是如何流动的。我想如果我们可以将这个过程显示为分析结果，它将有助于更直接地从分析结果中产生关于设计改进的想法。

问：这是您开发 HeatPathView 的原因？

正确的。实际上，在任何热流体分析中获得结果的过程中都会计算热传递。所以我们已经有了可视化热量流动的部分。除了提供结果（温度）的传统分析工具之外，通过提供对结果原因（热流）的理解，可视化热流，使得更积极地进行热设计/管理。这个“了解为什么元件温度高或低的原因的工具”就是 HeatPathView。

问：告诉我们您在开发过程中的努力或创新

我停下来思考如何以一种简单全面的方式可视化热量的流动。从“流”这个词中，我们很快就会想到在后处理器中显示矢量图，但我认为我们需要一个界面来帮助我们更轻松地理解整个画面。在热设计领域，除了 CFD 之外，还有一些计算温度的方法，例如使用经验公式进行手工计算或创建热网络。这些方法的缺点是它们不能将任何详细的分布显示为输出，但我一直认为它们具有简单易懂的优点。CFD 固然有非常详细的元素级信息，但对于用户来说，了解全貌并不一定容易。接下来，我想用设计工程师熟悉的文字和术语来安排信息。我想如果我们能用传热工程术语报告分析结果，例如“传热的三种基本形式（传导、对流和辐射）”、“热路径”和“热阻”，那么分析结果可以对设计工程师来说更平易近人。最后，我确保它非常有用。随着计算机性能的提高，分析的规模每年都在变大。用户正在对数以亿计的元素进行分析，并且预计比例会继续变大，所以我着手让这个工具能够尽可能快地显示结果，而不管分析比例如何。带着这些目标，我们开发了该工具的测试版。然后，我们梳理了细节，并要求我们的一些客户使用测试版。我们采访了他们以征求意见和反馈，并在第 10 版中纳入了这些改进。

问：HeatPathView 特点是什么，如何使用？

HeatPathView 主要有三个特点。我想通过一个 LED 灯泡分析示例来介绍这些功能。首先，[零件温度]选项卡显示每个组件的最高和平均温度、发热量和材料名称的列表。在这里，您可以检查感兴趣的组件是否满足其温度裕度，或者是否有任何组件具有意外高温。此外，您可以获得每瓦温升和发热量密度，这可以帮助您比较不同发热量的组件的散热能力。接下来，在 [热量平衡] 选项卡中，您可以看到有多少热量从感兴趣的组件散出去，以及哪些组件接收到了散出去的热量。相反，我们可以看到哪些组件正在向我们感兴趣的组件散热。图 3 显示了散热器的散热和接收平衡。

图 3. 散热器散热/受热平衡

您可以看到它从铝板上接收热量，其中 50% 的热量通过对流散失到空气中，25% 通过传导散失到侧盖，另外 20% 通过辐射散失。了解散热平衡有助于我们制定针对具体情况的有效热管理指南。从测量中很难知道“三种基本传热形式”中的哪一种，即传导、对流和辐射，负责散热。这是一种真正独特的分析输出。

图 4. LED 器件的热路径

最后，有 [加热路径] 选项卡。在 [Heat path] 选项卡中，您可以查看感兴趣组件的散热路径。图 4 显示了 LED 器件的主要热路径。您可以看到热量从 LED 器件传递到空气中，通过电路板，然后通过散热器。因为热设计和热管理的基础知识告诉我们要减少热路径中的热阻，所以我们决定不仅显示沿热路径的组件温度，而且还显示组件之间的热值。这使我们能够轻松判断热路径对策的哪一部分是有效的。除了主热路外，您还可以通过切换滑动条来探索次热路或第三热路，并选择一个热路或其中的一部分 s 是瓶颈。对于那些产生热量的组件，重要的是要像这样了解热路径的瓶颈。另一方面，对于那些不产生热量且易受热影响的组件，了解热接收路径很重要。在 HeatPathView 中，显示可以很容易地在散热和受热路径之间切换，对于那些组件，检查它们的受热路径可以帮助我们找到一个位置来提供关闭热接收的对策。

问：结束前请给用户留言

HeatPathView 使您能够从新的视角，即从“热流”的有利位置查看分析结果。我们完全期待一个新的视角带来新的发现。我希望你能从这个角度来看看你过去的分析。如果该工具在热设计和管理方面对工程界有所帮助，我将非常高兴。