Dizajn i simulacija sistema termičke kontrole mikronautičkog satelita
Termička simulacija i optimizacija 3G mobilne bazne stanice
Termička analiza vanjskog komunikacionog napajanja
Termička analiza ZTE EDFA modula
Slučaj 1 određena vrsta mikro dizajn nautičkog satelitskog sistema termalne kontrole
Mikronautički satelit: satelit mase manje od 10 kg i s praktičnim funkcijama. Tiangong-2, koji će biti lansiran u septembru 15-20, nosit će prateći satelit koji je mikro nautički satelit.
Satelit se uglavnom sastoji od prtljažnika, modul kutije, ploče jedra solarnih ćelija, itd. Prtljažni prostor sadrži mikro-inercijsku kombinaciju, bateriju, kutiju za odlaganje, kameru i druge komponente, koja ima funkciju snimanja i prijenosa informacija do tlo. Satelit radi u svemirskom okruženju visokog vakuuma, a prijenos topline se uglavnom odvija putem provodljivosti i zračenja.
Svrha dizajna satelitske termičke kontrole je osigurati temperaturu okoline potrebnu za normalan rad satelitskih instrumenata i opreme satelitske platforme svakog podsistema kroz razumne metode termičkog dizajna i sredstva za termičku kontrolu, te istovremeno osigurati da sva oprema na površini satelita radi u potrebnom temperaturnom opsegu.
Slijedite principe: korištenje zrele tehnologije termičke kontrole i procesa implementacije, slijedite norme i standarde termičke kontrole i nastojite biti jednostavni, pouzdani; termalni dizajn cijele zvijezde u skladu s načinom pasivne termalne kontrole je glavni, u pasivnom načinu upravljanja toplinom ne može ispuniti zahtjeve, a zatim razmotrite sredstva aktivne termalne kontrole električne kompenzacije grijanja i nastojite postići najbolju termičku spojku mehanizam; zvezda opšta oprema zajedno sa dizajnom temperaturnog opsega margine od ± 10 stepeni.
Mere termičke kontrole :
Uzimajući u obzir strukturu satelita, temperaturne zahtjeve i prostorno okruženje u kojem se nalazi, poduzimaju se sljedeće mjere termičke kontrole.
Osim za pogonski sistem, vanjska površina ostalih nosivosti je zacrnjena i crna površina ε veća ili jednaka 0.8;
ε Veće ili jednako 0.5 na unutrašnjim površinama modula i tijela korisnog tereta;
Ploče u kutiji modula napunjene su materijalom koji provodi toplinu ili mašću koja provodi toplinu između ploča i njihovih montažnih površina;
Vanjske površine magnetometara, GPS antena itd. koje se nalaze izvan zvijezde su ofarbane organskom sivom bojom ili organskom crnom bojom a/ε{{0}}.85/0.8;
Softver IDEAS TMG uspostavlja ukupni model konačnih elemenata satelita i modul konačnih elemenata modula korisnog opterećenja na sljedeći način
Pozadina svemira je 4K hladni crni prostor, a ulazni su parametri orbite i stava (sunce sinhrona kružna orbita, visina se uzima kao 550km, nagib se uzima kao 95 stepeni, lokalno vrijeme silaznog čvora se uzima kao 11:{{ 5}}, itd.), a stabilizirani položaj na tri ose uzima se sa +Z-osom koja je usmjerena na centar zemlje, a +X-osom usmjerenom na smjer leta.
Temperatura svakog dijela satelita u stabilnom stanju prikazana je u sljedećoj tabeli
Sljedeće slike prikazuju distribuciju temperature cijelog satelita, modula korisnog opterećenja, panela jedra solarnih ćelija, gornje ploče i magnetometra i GPS antene, odnosno oblaka raspodjele temperature
Rezultati simulacije pokazuju da usvojena šema toplotnog dizajna ispunjava sve zahtjeve satelita, sa temperaturom općih instrumenata i opreme u kabini u rasponu od 10 stepeni do +45 stepeni, te temperaturom instrumenata i opreme izvan kabine u rasponu od -80 stepena do +80 stepena .
Slučaj 2 Termička simulacija i optimizacija 3G mobilne bazne stanice
1,Stvarni model
Mobilna bazna stanica koristi standardni 19-inčni ormarić sa ukupno 20 pozicija ploče za umetanje PCB-a.
a,Opcija 1 (vrhunski program ekstrakcije)
Šematska struktura ovog programa prikazana je na desnoj slici. Ukupna visina ormara je 10U. Među njima, visina površine za umetanje ploče je 7U, visina donjeg ulaza zraka je 1U, a visina gornjeg izlaza zraka je 2U. Koriste se dva centrifugalna ventilatora iz EBM-a, koji se nalaze na vrhu ormara.
b, Opcija dva (donji program duvanja)
Šematska struktura ovog programa prikazana je na desnoj slici. Ukupna visina ormara je 10 U. Visina donjeg ulaza zraka je 2 U, a visina gornjeg izlaza zraka 1 U. Korišteno je šest aksijalnih ventilatora iz EBM-a koji su postavljeni na dnu ormarića.
c,Opcija tri (program za izvlačenje zraka na vrhu aksijalnog ventilatora)
Šematska struktura ovog programa prikazana je na desnoj slici. Visina gornjeg izlaza zraka je 2U, a visina donjeg ulaza zraka je 1U. Ostale dimenzije su iste kao Shema II, koja usvaja šest aksijalnih ventilatora iz EBM-a i postavlja ih na vrh ormarića.
Rezultati simulacije
a, Rezultati numeričke analize za scenario 1
I
b,Rezultati numeričke analize za scenario2
c,Rezultati numeričke analize za scenario3
Zaključak simulacije
Opcija2 ima najbolji efekat hlađenja
Iako program tri koristi isti broj i tip aksijalnih ventilatora kao i program dva, ali zato što su postavljeni na vrh šasije, tako da su izlaz zraka i osa ventilatora okomite jedna na drugu, čime se povećava otpor vjetra sistema , a aksijalne ventilatore karakteriše velika zapremina vazduha, pritisak vetra je mali, pa je efekat hlađenja programa 3 mnogo manji od programa 2.
Opcija 1 koristi dva centrifugalna ventilatora, njihov ukupni volumen zraka je mnogo manji od šest aksijalnih ventilatora; a zbog neravnomjernosti distribucije ventilatora, tako da postavljanje mjesta utičnice na raspodjelu temperature utičnice ima veći utjecaj na ukupnu toplinsku disipaciju, također je lošiji od programa dva.
Obratite pažnju na položaj ploče
Pod različitim rashladnim rješenjima, raspodjela temperature PCB ploče u svakoj poziciji ploče je različita. Kada postoji dodatni prostor na ploči, treba da obratite pažnju da date prioritet štampanoj pločici sa nižom temperaturom.
Slučaj 3 Termička analiza napajanja vanjskih komunikacija
Analiza zahtjeva:
AC/DC modul za konverziju. Proizvod Ukupne dimenzije 320 mm dužine, 70 mm širine i 255 mm visine.
Potpuno zatvorena konstrukcija, potrebna vodootpornost i otpornost na prašinu je ojačana IP55, odnosno, vodootporni ispitni uvjeti proizvoda su temperatura vode od 10 stupnjeva, a proizvod na temperaturi okoline od 60 stupnjeva u uslovima rada do termička ravnoteža vodootpornog testa.
Glavno okruženje primjene proizvoda je vanjski stalak za odašiljače, metoda odvođenja topline je prirodna konvekcija, a istovremeno postoji i sunčevo zračenje, proizvod je potpuno zatvorena struktura, toplina koju generiraju komponente uglavnom je vođenjem do metalno kućište, a zatim kroz prirodnu konvekciju za odvođenje topline.
Glavna ploča je postavljena na hladnjak kao što je prikazano ispod. Glavna ploča je postavljena na poklopac hladnjaka, ploča i poklopac hladnjaka su punjeni toplinski provodljivim ljepilom kao toplinskim medijem za odvođenje topline, uređaji za napajanje koji generiraju toplinu su pričvršćeni na rubove poklopca hladnjaka sa kompresionim trakama, a toplotno provodljivi izolacioni materijal se koristi kao toplotno provodljivi medij između komponenti i poklopca hladnjaka.
Montaža na kućište hladnjaka EMI ploče je prikazana na donjoj slici, a način montaže je sličan onom glavne ploče.
Ukupna struktura modula za napajanje, sa kućištem poklopca hladnjaka koji je hermetički montiran i vodonepropusno zapečaćen gumenom trakom u sredini.
Termalni model kreiran nakon pojednostavljenja softvera Flotherm je sljedeći.
Za simulaciju odvođenja topline modula napajanja, simulacijski model daje sljedeće pretpostavke bez utjecaja na rezultate rješenja:
Prijenosom topline unutar energetskog modula dominira provodljivost, a konvekcija i zračenje zauzimaju vrlo mali udio, tako da unutrašnji prijenos topline uzima u obzir samo disipaciju provodne topline i zanemaruje konvekciju i zračenje.
Prijenosom topline između energetskog modula i vanjskog okruženja dominira prirodna konvekcija, a postoji i radijacijska disipacija topline, pa je potrebno uzeti u obzir prirodnu konvekciju i zračenje topline.
Kao vanjski izvor topline koristi se solarno zračenje.
Unutarnji element za generiranje topline djeluje kao konstantan izvor topline i količina proizvedene topline se ne mijenja s temperaturom.
Toplotna provodljivost komponenti unutar sistema hladnjaka je izotropna i ne varira niti se mijenja s temperaturom.
Vazduh u domenu rastvora je idealan gas i efekti mase i sile su zanemareni.
Granice i glavni parametri energetskog modula su kako slijedi:
Parametri okoliša Temperatura okoline je 55 stepeni, nadmorska visina se pretpostavlja da je nivo mora, svojstva vazduha su definisana kao fluid od 55 stepeni, prirodna konvekcijska disipacija toplote, brzina fluida je manja od 1.0m/s, oprema za spoljnu instalaciju sa sunčevim zračenjem .
Dimenzije modula napajanja Vanjske dimenzije proizvoda su 320 mm dužine, 70 mm širine i 255 mm visine.
Definicija domene rješenja negativni smjer gravitacije 510 mm, smjer gravitacije 255 mm, horizontalni x smjer 320 mm, horizontalni y smjer 70 mm.
Potrošnja energijeParametri glavnih komponenti potrošnje energije po komponentama pozicioniranje distribucije potrošnje energije, postavljene komponente ima karakteristike odvođenja topline zračenja, komponente potrošnje energije u sljedećoj tabeli, distribucija položaja prikazana je na slici desno.
Parametri materijala Materijal kućišta je legura aluminijuma, PCB ploča je FR-4, a materijali za toplotnu provodljivost su Gap-Pad VO Soft, LORD 309 termoprovodni lepak i Sil-Pad 900S. Toplotna provodljivost materijala prikazana je u donjoj tabeli.
Mrežni simulacijski model
Kriva konvergencije (matematika)
Temperaturni profil
Rezultati simulacije
Raspodjela temperaturnog polja energetskog modula
Raspodjela temperaturnog polja uređaja za generiranje topline unutar energetskog modula
Slučaj 4 ZTE EDFA modul
Specifikacije i zahtjevi termičkog dizajna ZTE modula
1. Volumen kutije ZTE EDFA modula: 120 * 100 * 17 mm
2. Sistemska brzina vjetra 2,5m/s, smjer vjetra je okomit na smjer konektora; vrh odvoda zraka, dno br
Dovod zraka.
EDFA pumpa broj: 2; potrošnja energije: 6W8W
4. Temperatura okoline: maksimalna temperatura od 65 stepeni
5. EDFA modul sa obe strane sa bočnim panelima
Šema dimenzija modula ZTE modula
1.EDFA modul odvoda toplote peraje visine 4mm, brzina vetra 2,5m/s, modul ima bočnu ploču sa obe strane
2.Debljina EDFA modula je 17mm, nema rebara za hlađenje, brzina vjetra je 2,5m/s, obje strane imaju bočne panele.
3.Visina rebara za rasipanje toplote EDFA modula je 4mm, brzina vetra je 2,5m/s, a nema bočnih panela sa obe strane modula.
podatke termalne simulacije
