Автоматизация создания параметрических тепловых моделей типовых конструкций радиоэлектронных средств

• Автор: Шалумова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 216 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВАХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Анализ современных методов моделирования и программных средств, используемых для тепловых расчетов, проводимых при проектировании РЭС

1.2. Задачи проектирования конструкций РЭС с учетом тепловых воздействий .

1.3. Основные задачи исследования.

1.4. Выводы к первой главе.

ГЛАВА 2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕЛОВЫХ ПРБССОВ В ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ РЭС.

2.1. Математическое обеспечение автоматизированного анализа тепловых характеристик РЭС.

2.1.1. Электротепловая аналогия.

2.1.2. Граничные условия

2.1.3. Топологическая форма представления моделей тепловых процессов .

2.2. Концепция построения тепловых параметрических моделей объемных типовых конструкций на базе графических интерфейсов подсистемы АСОНИКАМ.
2.3. Тепловая модель БКТ структура модели, варьируемые параметры, алгоритм построения модели
2.3.1. Алгоритм построения МТП типовой кассетной конструкции при условии естественного охлаждения
2.3.2. Алгоритм построения МТП типовой кассетной конструкции при эксплуатации в условиях вакуума
2.3.3. Алгоритм построения МТП типовой кассетной конструкции с перфорацией
2.3.4. Алгоритм построения МТП типовой кассетной конструкции с принудительным охлаждением.
2.4. Тепловая модель БЭГ структура модели, варьируемые параметры, алгоритм построения модели
2.4.1. Алгоритм построения МТП типовой этажерочной конструкции при условии естественного охлаждения.
2.4.2. Алгоритм построения МТП типовой этажерочной конструкции при эксплуатации в условиях вакуума
2.4.3. Алгоритм построения МТП типовой этажерочной конструкции с перфорацией
2.4.4. Алгоритм построения МТП типовой этажерочной конструкции с принудительным охлаждением.
2.5. Тепловая модель БЭТС структура модели, варьируемые параметры, алгоритм построения модели
2.5.1. Алгоритм построения МТП БЭТС при условии естественного охлаждения.
2.5.2. Алгоритм построения МТГ1 БЭТС в условиях вакуума
.3. Алгоритм построения МТ БЭТС с перфорацией.
2.5.4. Алгоритм построения МТГ1 МТП БЭТС с принудительным охлаждением .
2.6. Тепловая модель БЦТ структура модели, варьируемые параметры, алгоритм построения модели
2.7. Тепловая модель шкафа структура модели, варьируемые параметры, алгоритм построения модели
2.7.1. Алгоритм построения МТП типовой конструкции шкафа при
условии естественного охлаждения
2.7.2. Алгоритм построения МТ1 типовой конструкции шкафа при эксплуатации в условиях вакуума
2.7.3. Алгоритм построения МТП типовой конструкции шкафа с перфорацией
2.7.4. Алгоритм построения МТП типовой конструкции шкафа с принудительным охлаждением.
2.8. Метод построения параметрических тепловых моделей объемных конструкций РЭС на базе графических интерфейсов
2.9. Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПОДСИСТЕМА АНАЛИЗА КОНСТРУКЦИЙ РЭС НА ТЕПЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ АСОНИКАТ НА БАЗЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
3.1. Структура, входные и выходные данные автоматизированной подсистемы АСОНИКА Т, интегрированной с графическими интерфейсами подсистемы АСОНИКАМ.
3.2. Структура, входные и выходные данные модулей БКТ, БЭТ, ЬЦТ
3.3. Структура, входные и выходные данные модуля БЭТС
3.4. Алгоритмы графических интерфейсов синтеза типовых и нетиповых конструкций блоков и шкафов РЭС.
3.5. Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ РЭС С УЧЕТОМ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.
4.1. Методика проектирования типовых конструкций РЭС с учетом тепловых характеристик на основе параметрических моделей
4.2. Методика испытаний для проверки правильности и идентификации параметров тепловых моделей.
4.2.1. Проверка правильности построения МТП для блоков кассетной конструкции.
4.2.2. Проверка правильности построения МТП радиатора.
4.3. Вычислительные эксперименты.
4.3.1. Вычислительный эксперимент для тепловой модели БКТ
4.3.2. Вычислительный эксперимент для тепловой модели БЭТ
4.3.3. Вычислительный эксперимент для тепловой модели БЦТ
4.3.4. Вычислительный эксперимент для тепловой модели БЭТС
4.3.5. Вычислительный эксперимент для тепловой модели шкафа
4.4. Внедрение результатов диссертационной работы.
4.5. Выводы к четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Аппроксимация может задаваться произвольным образом, но чаще всего для этих целей используются полиномы, которые подбираются так, чтобы обеспечить непрерывность искомой функции в узлах на границах элементов. Для двумерных областей наиболее часто используются элементы в форме треугольников и четырехугольников. При этом элементы могут иметь как прямо, так и криволинейные границы, что позволяет с достаточном степенью точности аппроксимировать границы любой формы. Для трехмерных областей наиболее употребимьт элементы в форме тетраэдра и параллепипеда, которые также могут иметь прямолинейные и криволинейные границы. Проведем сравнение методов конечных элементов и конечных разностей. Оба метода относятся к классу сеточных методов приближенного решения краевых задач. С точки зрения теоретических оценок точности методы обладают примерно равными возможностями. В зависимости от формы области, краевых условий, коэффициентов исходного уравнения оба метода имеют погрешности аппроксимации от первого до четвертого порядка относительно шага. В силу этого они успешно используются для разработки программных комплексов автоматизированного проектирования технических объектов. Методы конечных элементов и конечных разностей имеют ряд существенных отличий. Прежде всего методы различны в том, что в МКР аппроксимируются производные искомых функций, а в МКЭ само решение, т. Методы сильно отличаются и в способе построения сеток. В МКР строятся, как правило, регулярные сетки, особенности геометрии области учитываются только в околограничных узлах. В связи с этим МКР чаще применяется для анализа задач с прямолинейными границами областей определения функций. К числу традиционных задач, решаемых на основе МКР, относятся исследования течений жидкостей и газов в трубах, каналах с учетом теплообменных процессов и ряд других. В МКЭ разбиение на элементы производится с учетом геометрических особенностей области, процесс разбиения начинается от границы с целью наилучшей аппроксимации ее геометрии. Затем разбивают на элементы внутренние области, причем алгоритм разбиения строится так, чтобы элементы удовлетворяли некоторым ограничениям, например стороны треугольников не слишком отличались по длине и т. Поэтому МКЭ наиболее часто используется для решения задач с произвольной областью определения функций, таких, как тепловой расчет конструкций сложной формы. Общей проблемой методов является высокая размерность результирующей системы алгебраических уравнений несколько десятков тысяч в реальных задачах. Поэтому реализация МКР и МКЭ в составе САПР требует разработки специальных способов хранения матрицы коэффициентов системы и методов решения последней. Вчетвертых, для моделирования тепловых процессов успешно применяется метод электротепловой аналогии ЭТА. Это связано с тем, что наиболее разработанными являются методы расчета электрических цепей, а сущность метода ЭТА состоит в составлении эквивалентной электрической схемы, моделирующей явления теплопередачи в рассматриваемом объекте. Изделие разбивается на условно изотермичные объемы. Используется так называемый принцип нагретой зоны. В виде таких изотермических объемов можно представить, например, электрорадио изделие ЭРИ, элемент конструкции изделия, в котором необходимо определить температуру, воздушный объем внутри блока, окружающую среду, совокупность элементов изделия, весь блок РЭС, часть элемента и т. Разбиение зависит от конструкции рассчитываемого объекта, от требуемой точности расчета температур, от принятых допущений при рассмотрении процессов теплопередачи в изделии и т. Выделенным условно изотермичным объемам ставят в соответствие узлы электрической схемы. Чем большее количество таких изотермичных объемов, тем точнее будет моделироваться истинное значение температур в изделии, но, с другой стороны, будет увеличена размерность получаемой электрической схемы. Среди этих условно изотермичных объемов можно выделить объемы, находящиеся в тепловом взаимодействии. Теплопроводностью кондукцией называется молекулярный перенос теплоты в сплошной среде.