Моделирование и оптимизация теплового проектирования радиоэлектронных устройств и комплексов на основе методов конструктивно-теплового синтеза

• Автор: Шуваев, Владимир Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение
1. Основные направления повышения эффективности процесса проектирования устройств и комплексов РЭС на основе методов конструктивнотеплового синтеза
1.1. Основные задачи и процедуры теплового проектирования устройств и комплексов РЭС.

1.2. Методы и средства и теплового проектирования в современных САПР РЭС

1.3. Цель и задачи исследования

2 Разработка математического обеспечения процедур конструктивнотеплового синтеза РЭС

2.1. Структура и состав проектных процедур и математического обеспечения процесса конструктивнотеплового синтеза РЭС
2.1.1. Состав и структура проектных процедур и математических моделей и алгоритмов конструктивнотеплового синтеза РЭС
2.1.2. Формирование комплекса унифицированных тепловых модел конструкций РЭС для решения задач конструктивнотеплового синтеза
2.2. Математические модели систем охлаждения и процессов теплопередачи в конструкциях РЭС
2.3. Математические модели тепловых процессов и температурных полей в конструктивных единицах РЭС различных уровней иерархии
2.3.1. Математические модели тепловых процессов в блоках и стойках
2.3.2. Математические модели тепловых процессов в узлах и модулях РЭС
2.3.3. Математические модели процесса теплоотдачи компонентов
2.4. Основные выводы второй главы
3. Методы и алгоритмы решения задач обеспечения и оптимизации
тепловых режимов при проектировании конструкций РЭС
3.1. Методика и алгоритм синтеза системы охлаждения и комплекса теплоотводящих устройств при конструкторском проектировании РЭС
3.2. Математические модели и алгоритмы параметрического синтеза теплоотводящих устройств
3.3 Оптимизация систем охлаждения и тепловых характеристик
конструкций РЭС
3.3.1. Оптимизация структуры построения и характеристик системы охлаждения РЭС
3.3.2. Оптимизация тепловых характеристик при компоновке блоков РЭС
3.4. Основные выводы третьей главы
4. Разработка программного обеспечения автоматизированного
комплекса конструктивно теплового синтеза РЭС
4.1. Структура и возможности программного обеспечения автоматизированного комплекса конструктивнотеплового синтеза РЭС
4.2. Применение разработанных средств при тепловом проектировании конструкций РЭС
4.3. Основные выводы четвертой главы
Заключение
Литература


Показано, что в процессе теплового проектирования задачи структурного синтеза заключаются в выборе типа и схемы построения системы охлаждения, параметрического в определение параметров системы охлаждения и входящих в нес теплоотводящих устройств радиаторов, теплообменников, тепловых труб, тепловых шин и т. Составной частью этих задач является оптимизация структуры и параметров системы охлаждения, а также конструктивных параметров РЭС по тепловым критериям. Содержание задач анализа состоит в исследовании тепловых процессов в конструкциях определенного уровня иерархии и изделия в целом, моделировании температурных полей и оценке на основе полученных результатов выполнения требований и ограничений по тепловому режиму. Определено, что рациональное построение процесса теплового проектирования требует взаимосвязанного проведения процедур синтеза и анализа, что не всегда реализуется на практике. РЭС. Для повышения эффективности предложено при разработке конструкций РЭС использовать методы и процедуры конструктивнотеплового синтеза. Определены структура и взаимодействие необходимых для этого проектных процедур на каждом этапе теплового проектирования. Сформулирован перечень основных задачам, решаемых с помощью методов и процедур конструктивнотеплового синтеза. На основе проведенного анализа существующих методов и средств теплового проектирования, а также требований, предъявляемых к ним в рамках выбранного подхода, с учетом особенностей конструкций современных РЭС связи выявлены и обоснованы основные направления повышения их эффективности. На основе проведенного анализа определены цель и задачи исследования. Во второй главе рассмотрено формирование струкгура и состав проектных процедур и математического обеспечения процесса конструктивнотеплового синтеза РЭС. Для реализации данных проектных процедур предложен соответствующий состав математического обеспечения, охватывающий математические модели процессов теплопередачи в конструкциях РЭС, процессов теплообмена, температурных полей и теплоотводящих устройств. Сформирован комплекс унифицированных тепловых моделей конструкций различных РЭС, который охватывает все рассматриваемые иерархические уровни и позволяет получать ММ тепловых процессов в них в аналитической форме. Приведена математическая постановка задач моделирования тепловых процессов и температурных полей для всех базовых моделей. Для представления структуры путей теплопередачи и соответствующих тепловых потоков в конструкциях РЭС предложено использовать модель системы охлаждения и теплоотвода в виде графа в Х,Щ в котором вершинам Х соответствуют элементы конструктивной иерархии, представляющие собой условно изотермические по конструктивной иерархии, представляющие собой условно изотермические поверхности, а ребрам у пути отвода тепла. Каждая вершина такого графа характеризуется значением эффективной теплоемкости сь позволяющей оценить количество аккумулируемой тепловой энергии в данном конструктиве, что необходимо при анализе импульсного или кратковременного режима работы РЭС, а также внутренним тепловым сопротивлением Я. Обобщенной характеристикой ребра является такой интегральный параметр как эквивалентный эффективный коэффициент теплоотдачи учитывающий как вид реализуемого способа теплопередачи, гак и наличие теплоогводящих устройств и средств интенсификации теплоотдачи. Предлагаемый подход позволяет унифицированными средствами сформировать модели тепловых процессов в конструкциях РЭС и их систем обеспечения теплового режима, в том числе и на ранних этапах при ограниченном наборе исходных данных, провести оценку их потенциальной эффективности и провести решение ряда задач по проектированию систем обеспечения теплового режима. Для использование при проведении процедур конструктивнотеплового синтеза предложен комплекс математических моделей, описывающих тепловые процессы и температурные поля в типовых конструкциях, а также их конструктивных составляющих, которые обеспечивают определение требуемых значений для конструкций разного уровня иерархии и на различных этапах их проектирования.