Σχεδιασμός και προσομοίωση συστήματος θερμικού ελέγχου για μικροναυτικούς δορυφόρους
Θερμική προσομοίωση και βελτιστοποίηση κινητού σταθμού βάσης 3G
Θερμική ανάλυση τροφοδοσίας εξωτερικής επικοινωνίας
Θερμική ανάλυση της μονάδας ZTE EDFA
Υπόθεση 1 ένα συγκεκριμένο είδος μικρο σχεδιασμός ναυτικού δορυφορικού συστήματος θερμικού ελέγχου
Μικροναυτικός δορυφόρος: δορυφόρος με μάζα μικρότερη από 10 kg και με λειτουργίες πρακτικής χρήσης. Το Tiangong-2, το οποίο θα εκτοξευτεί τον Σεπτέμβριο 15-20, θα μεταφέρει έναν συνοδευτικό δορυφόρο που είναι μικροναυτικός δορυφόρος.
Ο δορυφόρος αποτελείται κυρίως από χώρο φόρτωσης, κιβώτιο δομοστοιχείων, πλάκα πανιών ηλιακών κυττάρων κ.λπ. έδαφος. Ο δορυφόρος λειτουργεί σε διαστημικό περιβάλλον υψηλού κενού και η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται κυρίως μέσω αγωγιμότητας και ακτινοβολίας.
Ο σκοπός του σχεδιασμού δορυφορικού θερμικού ελέγχου είναι να παρέχει τη θερμοκρασία περιβάλλοντος που απαιτείται για την κανονική λειτουργία του δορυφορικού ωφέλιμου φορτίου και των οργάνων και εξοπλισμού δορυφορικής πλατφόρμας κάθε υποσυστήματος μέσω λογικών μεθόδων θερμικού σχεδιασμού και μέσων θερμικού ελέγχου, και ταυτόχρονα να διασφαλίζεται ότι όλος ο εξοπλισμός στην επιφάνεια του δορυφόρου λειτουργεί στο απαιτούμενο εύρος θερμοκρασίας.
Ακολουθήστε τις αρχές: χρήση ώριμης τεχνολογίας θερμικού ελέγχου και διαδικασία εφαρμογής, ακολουθήστε τα πρότυπα και τα πρότυπα θερμικού ελέγχου και προσπαθήστε να είστε απλοί, αξιόπιστοι. ολόκληρος ο θερμικός σχεδιασμός αστεριών σύμφωνα με τη λειτουργία παθητικού θερμικού ελέγχου είναι ο κύριος, στη λειτουργία παθητικού θερμικού ελέγχου δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις και, στη συνέχεια, εξετάστε τα μέσα ενεργού θερμικού ελέγχου της ηλεκτρικής αντιστάθμισης θέρμανσης και προσπαθήστε να επιτύχετε την καλύτερη θερμική σύζευξη μηχανισμός; αστέρι γενικός εξοπλισμός μαζί με το σχεδιασμό του εύρους θερμοκρασίας του περιθωρίου ± 10 μοιρών.
Μέτρα θερμικού ελέγχου :
Λαμβάνοντας υπόψη τη δομή του δορυφόρου, τις απαιτήσεις θερμοκρασίας και το διαστημικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται, λαμβάνονται τα ακόλουθα μέτρα θερμικού ελέγχου.
Εκτός από το σύστημα πρόωσης, η εξωτερική επιφάνεια των άλλων ωφέλιμων φορτίων είναι μαυρισμένη και η μαύρη επιφάνεια ε Μεγαλύτερη ή ίση με 0.8;
ε Μεγαλύτερο ή ίσο με 0.5 στις εσωτερικές επιφάνειες της μονάδας και του σώματος ωφέλιμου φορτίου.
Οι πλακέτες κυκλωμάτων στο κουτί της μονάδας είναι γεμάτες με θερμοαγώγιμο υλικό ή θερμοαγώγιμο γράσο μεταξύ των πλακών κυκλωμάτων και των επιφανειών στερέωσής τους.
Οι εξωτερικές επιφάνειες των μαγνητομέτρων, των κεραιών GPS κ.λπ. που βρίσκονται έξω από το αστέρι βάφονται με οργανική γκρι βαφή ή οργανική μαύρη βαφή a/ε{{0}}.85/0.8;
Το λογισμικό IDEAS TMG καθορίζει το συνολικό μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων του δορυφόρου και τη μονάδα πεπερασμένων στοιχείων της μονάδας ωφέλιμου φορτίου ως εξής
Το διαστημικό φόντο είναι ψυχρός μαύρος χώρος 4K και εισάγονται οι παράμετροι της τροχιάς και της στάσης (ηλιο-σύγχρονη κυκλική τροχιά, το υψόμετρο λαμβάνεται ως 550 km, η κλίση λαμβάνεται ως 95 μοίρες, η τοπική ώρα του κόμβου καθόδου λαμβάνεται ως 11:{{{ 5}}, κ.λπ.), και η σταθεροποιημένη στάση τριών αξόνων λαμβάνεται με τον άξονα +Ζ να δείχνει προς το κέντρο της γης και τον άξονα +Χ να δείχνει προς την κατεύθυνση της πτήσης.
Η θερμοκρασία κάθε τμήματος του δορυφόρου σε σταθερή κατάσταση φαίνεται στον παρακάτω πίνακα
Τα παρακάτω σχήματα δείχνουν την κατανομή θερμοκρασίας ολόκληρου του δορυφόρου, της μονάδας ωφέλιμου φορτίου, του πάνελ πανιού ηλιακής κυψέλης, της επάνω πλάκας και του μαγνητόμετρου και της κεραίας GPS, αντίστοιχα Σύννεφο κατανομής θερμοκρασίας
Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι το σχέδιο θερμικού σχεδιασμού που υιοθετήθηκε πληροί τις απαιτήσεις που προτείνει ο δορυφόρος συνολικά, με τη θερμοκρασία των γενικών οργάνων και εξοπλισμού στην καμπίνα να κυμαίνεται από 10 βαθμούς έως +45 βαθμούς και τη θερμοκρασία των οργάνων και του εξοπλισμού έξω από την καμπίνα που κυμαίνονται από -80 μοίρες έως +80 μοίρες .
Περίπτωση 2 Θερμική προσομοίωση και βελτιστοποίηση κινητού σταθμού βάσης 3G
1,Πραγματικό μοντέλο
Ο σταθμός βάσης κινητής τηλεφωνίας χρησιμοποιεί ένα τυπικό περίβλημα 19-ιντσών με συνολικά 20 θέσεις πλακέτας εισαγωγής PCB.
a,Επιλογή 1 (κορυφαίο πρόγραμμα εξαγωγής)
Η σχηματική δομή αυτού του προγράμματος φαίνεται στο δεξιό σχήμα. Το συνολικό ύψος του ντουλαπιού είναι 10U. Μεταξύ αυτών, το ύψος της περιοχής εισαγωγής της σανίδας είναι 7U, το ύψος της κάτω εισόδου αέρα είναι 1U και το ύψος της άνω εξόδου αέρα είναι 2U. χρησιμοποιούνται δύο φυγοκεντρικοί ανεμιστήρες της EBM, οι οποίοι τοποθετούνται στο πάνω μέρος του ντουλαπιού.
b, Επιλογή δύο (πρόγραμμα φυσήματος κάτω)
Η σχηματική δομή αυτού του προγράμματος φαίνεται στο δεξιό σχήμα. Το συνολικό ύψος του ντουλαπιού είναι 10 U. Το ύψος της κάτω εισόδου αέρα είναι 2 U και το ύψος της άνω εξόδου αέρα είναι 1 U. Χρησιμοποιούνται έξι αξονικοί ανεμιστήρες από το EBM και τοποθετούνται στο κάτω μέρος του ντουλαπιού.
c,Επιλογή τρίτη (πρόγραμμα εξαγωγής αέρα πάνω από αξονικό ανεμιστήρα)
Η σχηματική δομή αυτού του προγράμματος φαίνεται στο δεξιό σχήμα. Το ύψος της επάνω εξόδου αέρα είναι 2U και το ύψος της κάτω εισόδου αέρα είναι 1U. Οι υπόλοιπες διαστάσεις είναι ίδιες με το Σχήμα II, το οποίο υιοθετεί έξι αξονικούς ανεμιστήρες από το EBM και τους τοποθετεί στην κορυφή του ντουλαπιού.
Αποτελέσματα προσομοίωσης
α, Αποτελέσματα αριθμητικής ανάλυσης για το Σενάριο 1
I
b,Αποτελέσματα αριθμητικής ανάλυσης για το Σενάριο2
c,Αποτελέσματα αριθμητικής ανάλυσης για το Σενάριο3
Συμπέρασμα προσομοίωσης
ΕπιλογήΤο 2 έχει το καλύτερο αποτέλεσμα ψύξης
Αν και το πρόγραμμα τρία χρησιμοποιεί τον ίδιο αριθμό και τον ίδιο τύπο αξονικών ανεμιστήρων με το πρόγραμμα δύο, αλλά επειδή είναι τοποθετημένοι στο επάνω μέρος του πλαισίου, έτσι ώστε η έξοδος αέρα και ο άξονας του ανεμιστήρα να είναι κάθετοι μεταξύ τους, αυξάνοντας έτσι την αντίσταση του συστήματος στον αέρα , και οι αξονικοί ανεμιστήρες χαρακτηρίζονται από μεγάλο όγκο αέρα, η πίεση του ανέμου είναι μικρή, επομένως το αποτέλεσμα ψύξης του προγράμματος τρία είναι πολύ χαμηλότερο από αυτό του προγράμματος δύο.
Η επιλογή 1 χρησιμοποιεί δύο φυγοκεντρικούς ανεμιστήρες, ο συνολικός όγκος αέρα τους είναι πολύ μικρότερος από έξι αξονικούς ανεμιστήρες. και λόγω της ανομοιομορφίας της κατανομής του ανεμιστήρα, έτσι ώστε η τοποθέτηση της θέσης της πλακέτας βύσματος στην κατανομή θερμοκρασίας της πλακέτας έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη συνολική απαγωγή θερμότητας είναι επίσης χειρότερη από το πρόγραμμα δύο.
Προσοχή στην τοποθέτηση του πίνακα
Κάτω από διαφορετικές λύσεις ψύξης, η κατανομή θερμοκρασίας της πλακέτας PCB σε κάθε θέση πλακέτας είναι διαφορετική. Όταν υπάρχει επιπλέον χώρος στην πλακέτα, θα πρέπει να δώσετε προσοχή να δώσετε προτεραιότητα στο PCB τοποθέτησης της πλακέτας χαμηλότερης θερμοκρασίας.
Περίπτωση 3 Θερμική Ανάλυση Τροφοδοτικού Εξωτερικής Επικοινωνίας
Ανάλυση Απαιτήσεων:
Μια μονάδα μετατροπής AC/DC. Προϊόν Συνολικές διαστάσεις 320 mm σε μήκος, 70 mm σε πλάτος και 255 mm σε ύψος.
Εντελώς κλειστή δομή, η απαιτούμενη αδιάβροχη και αδιάβροχη ποιότητα είναι ενισχυμένη IP55, δηλαδή, οι αδιάβροχες συνθήκες δοκιμής του προϊόντος είναι η θερμοκρασία του νερού είναι 10 μοίρες και το προϊόν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 60 μοίρες υπό τις συνθήκες λειτουργίας του θερμική ισορροπία της αδιάβροχης δοκιμής.
Το κύριο περιβάλλον εφαρμογής του προϊόντος είναι η εξωτερική σχάρα πομπού, η μέθοδος απαγωγής θερμότητας είναι φυσική μεταφορά και ταυτόχρονα υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία, το προϊόν είναι μια πλήρως κλειστή δομή, η θερμότητα που παράγεται από τα εξαρτήματα είναι κυρίως μέσω της αγωγής στο μεταλλικό περίβλημα, και στη συνέχεια μέσω της φυσικής μεταφοράς για να διαχέει τη θερμότητα.
Η κύρια πλακέτα κυκλώματος είναι τοποθετημένη στην ψύκτρα όπως φαίνεται παρακάτω. Η κύρια πλακέτα κυκλώματος είναι τοποθετημένη στο κάλυμμα της ψύκτρας, η πλακέτα κυκλώματος και το κάλυμμα της ψύκτρας γεμίζονται με θερμικά αγώγιμη κόλλα γλάστρας ως θερμικό μέσο για την απαγωγή θερμότητας, οι συσκευές ισχύος που παράγουν θερμότητα στερεώνονται στις άκρες του καλύμματος της ψύκτρας με λωρίδες συμπίεσης και ένα θερμικά αγώγιμο μονωτικό υλικό χρησιμοποιείται ως θερμοαγώγιμο μέσο μεταξύ των εξαρτημάτων και του καλύμματος της ψύκτρας.
Η τοποθέτηση στο περίβλημα της ψύκτρας της πλακέτας EMI φαίνεται στην παρακάτω εικόνα και η μέθοδος τοποθέτησης είναι παρόμοια με αυτή της πλακέτας του κύριου κυκλώματος.
Η συνολική δομή της μονάδας τροφοδοσίας, με το περίβλημα της ψύκτρας ερμητικά τοποθετημένο και στεγανοποιημένο με μια λαστιχένια ταινία στο κέντρο.
Το θερμικό μοντέλο που δημιουργήθηκε μετά από απλοποίηση από το λογισμικό Flotherm είναι το εξής.
Για την προσομοίωση απαγωγής θερμότητας της μονάδας τροφοδοσίας, το μοντέλο προσομοίωσης κάνει τις ακόλουθες υποθέσεις χωρίς να επηρεάζει τα αποτελέσματα της λύσης:
Η μεταφορά θερμότητας στο εσωτερικό της μονάδας ισχύος κυριαρχείται από την αγωγιμότητα και η μεταφορά και η ακτινοβολία καταλαμβάνουν πολύ μικρό ποσοστό, επομένως η εσωτερική μεταφορά θερμότητας λαμβάνει υπόψη μόνο τη διάχυση θερμότητας αγωγιμότητας και αγνοεί τη μεταφορά και την ακτινοβολία.
Η μεταφορά θερμότητας μεταξύ της μονάδας ισχύος και του εξωτερικού περιβάλλοντος κυριαρχείται από φυσική μεταφορά και υπάρχει επίσης απαγωγή θερμότητας ακτινοβολίας, επομένως είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η φυσική μεταφορά και η απαγωγή θερμότητας ακτινοβολίας.
Η ηλιακή ακτινοβολία χρησιμοποιείται ως εξωτερική πηγή θερμότητας.
Το εσωτερικό στοιχείο παραγωγής θερμότητας λειτουργεί ως σταθερή πηγή θερμότητας και η ποσότητα της θερμότητας που παράγεται δεν αλλάζει με τη θερμοκρασία.
Η θερμική αγωγιμότητα των εξαρτημάτων εντός του συστήματος ψύκτρας είναι ισότροπη και δεν μεταβάλλεται ούτε αλλάζει με τη θερμοκρασία.
Ο αέρας μέσα στην περιοχή του διαλύματος είναι ένα ιδανικό αέριο και οι επιπτώσεις της μάζας και της δύναμης παραμελούνται.
Τα όρια και οι κύριες παράμετροι της μονάδας ισχύος έχουν ως εξής:
Περιβαλλοντικές παράμετροι Η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 55 μοίρες , το υψόμετρο θεωρείται ότι είναι η στάθμη της θάλασσας, οι ιδιότητες του αέρα ορίζονται ως υγρό 55 μοιρών, η απαγωγή θερμότητας με φυσική μεταφορά, η ταχύτητα του ρευστού είναι μικρότερη από 1.{3}}m / s, εξοπλισμός εξωτερικής εγκατάστασης με ηλιακή ακτινοβολία. .
Διαστάσεις μονάδας ισχύος Οι εξωτερικές διαστάσεις του προϊόντος είναι 320 mm μήκος, 70 mm πλάτος και 255 mm ύψος.
Ορισμός τομέα λύσης αρνητική κατεύθυνση βαρύτητας 510 mm, κατεύθυνση βαρύτητας 255 mm, οριζόντια διεύθυνση x 320 mm, οριζόντια κατεύθυνση y 70 mm.
Κατανάλωση ενέργειαςΠαράμετροι των κύριων συνιστωσών της κατανάλωσης ρεύματος ανά συστατικό κατανομή θέσης κατανάλωσης ισχύος, που το στοιχείο έχει χαρακτηριστικά απαγωγής θερμότητας ακτινοβολίας, συστατικά της κατανάλωσης ισχύος του παρακάτω πίνακα, η κατανομή θέσης φαίνεται στο σχήμα στα δεξιά.
Παράμετροι Υλικού Το υλικό της θήκης είναι κράμα αλουμινίου, η πλακέτα PCB είναι FR-4 και τα υλικά θερμικής αγωγιμότητας είναι Gap-Pad VO Soft, θερμική αγώγιμη κόλλα LORD 309 και Sil-Pad 900S. Η θερμική αγωγιμότητα των υλικών φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.
Διχτυωτό μοντέλο προσομοίωσης
Καμπύλη σύγκλισης (μαθηματικά)
Προφίλ θερμοκρασίας
Αποτελέσματα προσομοίωσης
Κατανομή πεδίου θερμοκρασίας μονάδας ισχύος
Κατανομή πεδίου θερμοκρασίας συσκευών παραγωγής θερμότητας εντός της μονάδας ισχύος
Περίπτωση 4 Μονάδα ZTE EDFA
Προδιαγραφές και απαιτήσεις θερμικού σχεδιασμού ZTE Module
1. Όγκος κουτιού μονάδας ZTE EDFA: 120 * 100 * 17 mm
2. Ταχύτητα ανέμου συστήματος 2,5 m/s, η κατεύθυνση του ανέμου είναι κάθετη προς την κατεύθυνση του συνδετήρα. το πάνω μέρος της εξαγωγής αέρα, το κάτω μέρος του αρ
Παροχή αέρα.
Αριθμός αντλίας EDFA: 2; Κατανάλωση ισχύος: 6W8W
4. Θερμοκρασία περιβάλλοντος: μέγιστη θερμοκρασία 65 βαθμών
5. Μονάδα EDFA και στις δύο πλευρές με πλαϊνά πάνελ
Σχηματική διάσταση μονάδας ZTE
1. EDFA μονάδα πτερυγίων απαγωγής θερμότητας ύψους 4 mm, ταχύτητα ανέμου 2,5 m / s, η μονάδα έχει πλευρική πλάκα και στις δύο πλευρές
Το πάχος της μονάδας 2.EDFA είναι 17 mm, χωρίς πτερύγια ψύξης, η ταχύτητα του ανέμου είναι 2,5 m/s, και οι δύο πλευρές έχουν πλευρικά πάνελ.
3.Το ύψος των πτερυγίων απαγωγής θερμότητας της μονάδας EDFA είναι 4 mm, η ταχύτητα του ανέμου είναι 2,5 m/s και δεν υπάρχουν πλαϊνά πάνελ και στις δύο πλευρές της μονάδας.
δεδομένα θερμικής προσομοίωσης
