Исследование тепловых и механических процессов, их влияние на надежность проектируемого блока, выбор оптимального способа охлаждения

дипломная работа

1.2 Актуальность моделирования процессов, протекающих в бортовой радиоэлектронной аппаратуре

В настоящее время в процессы проектирования и моделирования все глубже и глубже внедряются компьютерные технологии, благодаря чему разработчики имеют возможность не просто наглядно и понятно воспроизводить геометрические формы будущих изделий, но и, что представляет гораздо большую ценность, проводить исследования происходящих теплофизических процессов. Важным следствием является возможность произвести анализ и внести корректировки в протекающие в аппаратуре процессы еще на этапе проектирования, что влечет существенное снижение затрат на изготовление опытных образцов и проведение их испытаний.

Решение проблемы перегрева элементной базы и, соответственно, изучение тепловых процессов является одной из важных задач при проектировании радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Теплообмен - это процесс передачи тепловой энергии в направлении, противоположном градиенту температуры, т.е. с наиболее нагретых частей аппаратуры в менее нагретые или же в окружающую среду. Перераспределение тепла в аппаратуре происходит за счет ряда протекающих одновременно следующих явлений: теплопроводность, конвекция и излучение. В результате такого перераспределения удается получить ряд температурных режимов, определить их возможно опытным путем либо еще на этапе разработки наиболее приближенно смоделировать в специализированных программах.

Математическое моделирование помогает решить ряд важных задач проектирования:

1. Без проведения дорогостоящих испытаний вносить изменения в конструкции РЭА, чтобы изделие удовлетворяло техническим требованиям;

2. Выявление возможности отказов в работе аппарата в случаях одновременного комплексного воздействия вредных факторов, таких как вибрация, температура, давление и т.д. Причем негативное воздействие данных факторов может никак не проявлять себя, когда факторы разнесены по времени.

При использовании систем математического моделирования в наиболее распространенных CAD-пакетах выделяют два основных этапа теплового анализа.

На первом этапе необходимо упростить спроектированную модель. Это делается для уменьшения потребляемых приложением в процессе создания сетки конечных элементов и расчета ресурсов.

Вторым шагом будет выбор и ввод параметров ЭРИ, определение характеристик материалов, а также граничных условий расчета.

В момент проведения предварительных расчетов и анализа базы элементов нужно, при условии, что это не противоречит электромагнитной совместимости и позволяет топология элементов, максимально далеко друг от друга разместить теплочувствительные элементы и самые нагретые.

При проектировании блоков встает вопрос о том, какое охлаждение стоит использовать. По возможности нужно использовать естественное охлаждение, поскольку принудительное снижает надежность аппарата из-за вероятности отказа, ведет к увеличению шума, дополнительному потреблению мощности. От наружных поверхностей корпуса РЭА отводится около 80% (при нормальных климатических условиях) конвективным теплообменом, остальное за счет теплопроводности и излучения.

Делись добром ;)