Розробка та моделювання системи теплового контролю для мікронавігаційного супутника
Теплове моделювання та оптимізація мобільної базової станції 3G
Тепловий аналіз електропостачання зовнішнього зв'язку
Термічний аналіз модуля ZTE EDFA
Справа 1 певний тип мікро дизайн системи теплового контролю морського супутника
Мікроморський супутник: супутник масою менше 10 кг із практичними функціями. Tiangong-2, який буде запущено 15-20 вересня, матиме супутник-супутник, який є мікронавігаційним супутником.
Супутник в основному складається з вантажного відсіку, модульної коробки, вітрильної пластини сонячної батареї тощо. Вантажний відсік містить мікроінерційну комбінацію, акумуляторну батарею, коробку для зберігання, камеру та інші компоненти, які мають функцію зображення та передачі інформації на землю. Супутник працює в космічному середовищі високого вакууму, і теплопередача в основному здійснюється через провідність і випромінювання.
Метою проектування супутникового теплового контролю є забезпечення температури навколишнього середовища, необхідної для нормальної роботи супутникового корисного навантаження та приладів і обладнання супутникової платформи кожної підсистеми за допомогою розумних методів теплового проектування та засобів теплового контролю, і в той же час гарантувати, що все обладнання на поверхні супутника працює в необхідному діапазоні температур.
Дотримуйтеся принципів: використання зрілої технології термоконтролю та процесу впровадження, дотримуйтеся норм і стандартів теплового контролю та прагніть бути простими та надійними; Тепловий дизайн усієї зірки відповідно до режиму пасивного теплового контролю є основним, у режимі пасивного теплового контролю не може відповідати вимогам, а потім розглянути засоби активного теплового контролю для компенсації електричного нагрівання та прагнути досягти найкращого теплового зв'язку механізм; зірка загальне обладнання разом з конструкцією температурного діапазону запасу ± 10 градусів.
Термічні заходи контролю :
Враховуючи структуру супутника, вимоги до температури та простір, у якому він знаходиться, вживаються наступні заходи теплового контролю.
За винятком силової установки, зовнішня поверхня інших корисних вантажів є чорною, а чорнота поверхні ε більше або дорівнює 0.8;
ε більше або дорівнює 0.5 на внутрішніх поверхнях модуля та корпусу корисного вантажу;
Друковані плати в коробці модуля заповнені теплопровідним матеріалом або теплопровідним мастилом між платами та їх монтажними поверхнями;
Зовнішні поверхні магнітометрів, GPS-антен тощо, розташованих за межами зірки, пофарбовані органічною сірою фарбою або органічною чорною фарбою a/ε{{0}}.85/0.8;
Програмне забезпечення IDEAS TMG створює загальну кінцево-елементну модель супутника та кінцево-елементний модуль модуля корисного навантаження наступним чином.
Космічним фоном є холодний чорний простір 4K, а також вводяться параметри орбіти та орбіти (кругова орбіта, синхронна з сонцем, висота береться як 550 км, нахил береться як 95 градусів, місцевий час вузла, що знижується, береться як 11:{{ 5}} і т.д.), а стабілізована орієнтація по трьох осях береться з віссю +Z, що вказує на центр землі, а вісь +X, що вказує на напрямок польоту.
Температура кожної частини супутника в стаціонарному стані показана в наступній таблиці
На наступних малюнках показано розподіл температури всього супутника, модуля корисного навантаження, вітрильної панелі сонячної батареї, верхньої пластини, а також магнітометра та антени GPS відповідно Хмара розподілу температури
Результати моделювання показують, що прийнята схема теплового проектування відповідає вимогам, висунутим супутником в цілому, з температурою загальних приладів і обладнання в кабіні від 10 градусів до +45 градусів, а температура приладів і обладнання за межами кабіни в діапазоні від -80 градусів до +80 градусів.
Випадок 2 Теплове моделювання та оптимізація мобільної базової станції 3G
1,Актуальна модель
Мобільна базова станція використовує стандартну 19--дюймову шафу із загалом 20 позиціями плати для вставлення друкованої плати.
a,Варіант 1 (верхня програма вилучення)
Схематична структура цієї програми показана на малюнку праворуч. Загальна висота шафи 10U. Серед них висота зони вставлення дошки становить 7U, висота нижнього повітрозабірника – 1U, а висота верхнього повітрозабірника – 2U. використовуються два відцентрових вентилятора від EBM, які розміщені на верхній частині шафи.
b, Другий варіант (програма нижнього видування)
Схематична структура цієї програми показана на малюнку праворуч. Загальна висота шафи 10 U. Висота нижнього повітрозабірника 2 U, а висота верхнього повітровідводу 1 U. Використовуються шість осьових вентиляторів від EBM, які розміщені внизу шафи.
c,Варіант третій (програма верхнього відведення повітря осьовим вентилятором)
Схематична структура цієї програми показана на малюнку праворуч. Висота верхнього повітрозабірного отвору становить 2U, а висота нижнього повітрозабірного отвору – 1U. Інші розміри такі ж, як у схемі II, у якій використано шість осьових вентиляторів від EBM і розміщено у верхній частині шафи.
Результати моделювання
a, Результати чисельного аналізу для сценарію 1
I
b,Результати числового аналізу для сценарію2
c,Результати числового аналізу для сценарію3
Висновок моделювання
Варіант2 має найкращий ефект охолодження
Хоча програма третя використовує ту саму кількість і тип осьових вентиляторів, що й програма друга, але оскільки вони розміщені у верхній частині шасі, так що вихід повітря та вісь вентилятора перпендикулярні один одному, таким чином збільшуючи опір вітру системи , а осьові вентилятори характеризуються великим об’ємом повітря, тиск вітру невеликий, тому ефект охолодження третьої програми значно нижчий, ніж другої програми.
Варіант 1 використовує два відцентрових вентилятора, їх сумарний об'єм повітря значно менший, ніж у шести осьових вентиляторів; і через нерівномірність розподілу вентилятора, так що розміщення роз’ємної плати на розподілі температури роз’ємної плати має більший вплив на загальний ефект розсіювання тепла також гірший, ніж друга програма.
Зверніть увагу на розміщення дошки
За різних рішень для охолодження розподіл температури плати друкованої плати в кожному положенні плати різний. Якщо є додатковий простір на платі, вам слід звернути увагу на те, щоб віддати перевагу друкованій платі з нижчою температурою.
Випадок 3 Термічний аналіз джерела живлення зовнішнього зв'язку
Аналіз вимог:
Модуль перетворення AC/DC. Габаритні розміри виробу 320 мм в довжину, 70 мм в ширину і 255 мм у висоту.
Повністю закрита конструкція, необхідний рівень водонепроникності та пилонепроникності посилений IP55, тобто умовами водонепроникного випробування продукту є температура води 10 градусів, а продукт при температурі навколишнього середовища 60 градусів за умов експлуатації до теплова рівновага водонепроникного випробування.
Основним середовищем застосування продукту є зовнішня стійка передавача, метод розсіювання тепла – природна конвекція, і в той же час є сонячне випромінювання, продукт є повністю закритою конструкцією, тепло, що виділяється компонентами, в основному через провідність до металевий корпус, а потім через природну конвекцію для розсіювання тепла.
Основна плата встановлена на радіаторі, як показано нижче. Основна друкована плата встановлена на кришці радіатора, друкована плата та кришка радіатора заповнені теплопровідним заливним клеєм як теплоносієм для розсіювання тепла, пристрої, що генерують тепло, закріплені на краях кришки радіатора. з компресійними стрічками, а теплопровідний ізоляційний матеріал використовується як теплопровідне середовище між компонентами та кришкою радіатора.
Монтаж плати електромагнітних перешкод на корпусі радіатора показаний на малюнку нижче, а спосіб монтажу подібний до методу монтажу основної плати.
Загальна структура модуля живлення з корпусом кришки радіатора, герметично встановленим і водонепроникним, ущільненим гумовою стрічкою в центрі.
Теплова модель, створена після спрощення програмним забезпеченням Flotherm, виглядає наступним чином.
Для моделювання розсіювання тепла модуля живлення імітаційна модель робить такі припущення, не впливаючи на результати рішення:
У теплопередачі всередині силового модуля домінує провідність, а конвекція та випромінювання займають дуже невелику частку, тому внутрішня теплопередача враховує лише теплопровідність і ігнорує конвекцію та випромінювання.
У теплопередачі між силовим модулем і зовнішнім середовищем переважає природна конвекція, а також відбувається радіаційне розсіювання тепла, тому необхідно враховувати природну конвекцію та радіаційне розсіювання тепла.
Як зовнішнє джерело тепла використовується сонячне випромінювання.
Внутрішній теплогенеруючий елемент діє як постійне джерело тепла, і кількість виробленого тепла не змінюється з температурою.
Теплопровідність компонентів системи радіатора ізотропна і не змінюється з температурою.
Повітря в області розчину є ідеальним газом, і ефектами маси та сили нехтують.
Межі та основні параметри силового модуля наступні:
Екологічні параметри Температура навколишнього середовища становить 55 градусів, висота вважається рівною морю, властивості повітря визначаються як рідина з температурою 55 градусів, розсіювання тепла природною конвекцією, швидкість рідини менше ніж 1.0м/с, обладнання для зовнішньої установки з сонячним випромінюванням .
Розміри силового модуля Зовнішні розміри виробу: довжина 320 мм, ширина 70 мм, висота 255 мм.
Визначення області вирішення негативний напрямок сили тяжіння 510 мм, напрямок сили тяжіння 255 мм, горизонтальний напрямок x 320 мм, горизонтальний напрямок y 70 мм.
Споживання енергіїПараметри основних компонентів споживаної потужності за розподілом позицій компонентів споживаної потужності, набір компонентів має характеристики випромінювання тепла, компоненти споживаної потужності в наступній таблиці, розподіл позицій показано на малюнку праворуч.
Параметри матеріалу Матеріал корпусу – алюмінієвий сплав, друкована плата – FR-4, а теплопровідні матеріали – Gap-Pad VO Soft, термопровідний клей LORD 309 і Sil-Pad 900S. Теплопровідність матеріалів наведена в таблиці нижче.
Сітчаста імітаційна модель
Крива конвергенції (мат.)
Температурний профіль
Результати моделювання
Розподіл температурного поля силового модуля
Розподіл температурного поля теплогенеруючих пристроїв всередині силового модуля
Випадок 4 Модуль ZTE EDFA
Специфікації та вимоги до теплової конструкції модуля ZTE
1. Розмір коробки модуля ZTE EDFA: 120 * 100 * 17 мм
2. Швидкість системного вітру 2,5 м/с, напрямок вітру перпендикулярний до напрямку роз’єму; у верхній частині відведення повітря, у нижній частині немає
Подача повітря.
Кількість насосів EDFA: 2; споживана потужність: 6W8W
4. Температура навколишнього середовища: максимальна температура 65 градусів
5. Модуль EDFA з двох сторін з бічними панелями
Модуль ZTE Схема розмірів модуля
1. Модуль EDFA, висота ребер тепловіддачі 4 мм, швидкість вітру 2,5 м / с, модуль має бічні пластини з обох сторін
2. Товщина модуля EDFA становить 17 мм, немає ребер охолодження, швидкість вітру становить 2,5 м/с, обидві сторони мають бічні панелі.
3.Висота тепловідвідних ребер модуля EDFA становить 4 мм, швидкість вітру 2,5 м/с, з обох боків модуля немає бічних панелей..
дані теплового моделювання
