Mikro deniz uydusu için termal kontrol sisteminin tasarımı ve simülasyonu
3G mobil baz istasyonunun termal simülasyonu ve optimizasyonu
Dış mekan iletişim güç kaynağının termal analizi
ZTE EDFA modülünün termal analizi
Dava 1 belirli bir tür mikro denizcilik uydu termal kontrol sistemi tasarımı
Mikro deniz uydusu: Kütlesi 10 kg'dan az olan ve pratik kullanım fonksiyonlarına sahip bir uydu. 15-20 Eylül ayında fırlatılacak olan Tiangong-2, mikro deniz uydusu olan bir yardımcı uydu taşıyacak.
Uydu esas olarak yük bölmesi, modül kutusu, güneş pili yelken plakası vb.'den oluşur. Yük bölmesi, mikro-atalet kombinasyonu, pil takımı, saklama kutusu, kamera ve uyduya görüntüleme ve bilgi aktarma işlevine sahip diğer bileşenleri içerir. zemin. Uydu, yüksek vakumlu bir uzay ortamında çalışır ve ısı transferi esas olarak iletim ve radyasyon yoluyla gerçekleştirilir.
Uydu termal kontrol tasarımının amacı, her bir alt sistemin uydu faydalı yükü ve uydu platform alet ve ekipmanlarının normal çalışması için gerekli ortam sıcaklığını makul termal tasarım yöntemleri ve termal kontrol araçlarıyla sağlamak ve aynı zamanda Uydu yüzeyindeki tüm ekipmanlar gerekli sıcaklık aralığında çalışmaktadır.
İlkeleri izleyin: olgun termal kontrol teknolojisinin ve uygulama sürecinin kullanılması, termal kontrol normlarına ve standartlarına uyun ve basit, güvenilir olmaya çalışın; Pasif termal kontrol moduna uygun tüm yıldız termal tasarımı anadır, pasif termal kontrol modunda gereksinimleri karşılayamaz ve daha sonra elektrikli ısıtma telafisinin aktif termal kontrol araçlarını göz önünde bulundurun ve en iyi termal bağlantıyı elde etmeye çalışın. mekanizma; Yıldız genel ekipmanının tasarımı ile birlikte ± 10 derecelik sıcaklık aralığı marjı.
Termal kontrol önlemleri :
Uydunun yapısı, sıcaklık gereksinimleri ve bulunduğu uzay ortamı dikkate alınarak aşağıdaki termal kontrol tedbirleri alınmaktadır.
Tahrik sistemi dışındaki diğer faydalı yüklerin dış yüzeyi karartılmış ve yüzey siyahlığı ε 0.8'den büyük veya eşit;
ε Modülün ve yük gövdesinin iç yüzeylerinde 0,5'e eşit veya daha büyük;
Modül kutusundaki devre kartları, devre kartları ile montaj yüzeyleri arasında ısı ileten malzeme veya ısı ileten gres ile doldurulmuştur;
Yıldızın dışında bulunan manyetometrelerin, GPS antenlerinin vb. dış yüzeyleri organik gri boya veya organik siyah boya a/ε{{0}.85/0.8;
IDEAS TMG yazılımı, uydunun genel sonlu eleman modelini ve faydalı yük modülünün sonlu eleman modülünü aşağıdaki şekilde oluşturur.
Uzay arka planı 4K soğuk siyah alandır ve yörünge ve tutum parametreleri girilir (güneş-senkron dairesel yörünge, yükseklik 550 km, eğim 95 derece, alçalan düğümün yerel saati 11:{{ 5}}, vb.) ve üç eksenli stabilize tutum, +Z ekseni dünyanın merkezine ve +X ekseni uçuş yönüne işaret edecek şekilde alınır.
Uydunun her bir parçasının kararlı durumdaki sıcaklığı aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.
Aşağıdaki şekiller sırasıyla tüm uydunun, faydalı yük modülünün, güneş pili yelken panelinin, üst plakanın, manyetometrenin ve GPS anteninin sıcaklık dağılımını göstermektedir. Sıcaklık dağılım bulutu
Simülasyon sonuçları, benimsenen termal tasarım şemasının, kabindeki genel alet ve ekipmanların sıcaklığının 10 derece ila +45 derece arasında değişmesi ve alet ve ekipmanların sıcaklığı ile genel olarak uydu tarafından ortaya konan gereksinimleri karşıladığını göstermektedir. kabinin dışında -80 derece ile +80 derece arasında değişmektedir.
Durum 2 3G Mobil Baz İstasyonunun Termal Simülasyonu ve Optimizasyonu
1,Gerçek model
Mobil baz istasyonu, toplam 20 PCB yerleştirme kartı konumuna sahip standart bir 19-inç kabin kullanır.
a,Seçenek 1 (üst çıkarma programı)
Bu programın şematik yapısı sağdaki şekilde gösterilmiştir. Kabinin toplam yüksekliği 10U'dur. Bunlardan panel yerleştirme alanının yüksekliği 7U, alt hava girişinin yüksekliği 1U ve üst hava çıkışının yüksekliği 2U'dur. Kabinin üst kısmına yerleştirilen EBM'den iki adet santrifüj fan kullanılmaktadır.
b, İkinci seçenek (alttan üfleme programı)
Bu programın şematik yapısı sağdaki şekilde gösterilmiştir. Kabinetin toplam yüksekliği 10 U'dur. Alt hava girişi yüksekliği 2 U, üst hava çıkışı yüksekliği ise 1 U'dur. Kabinetin alt kısmına EBM marka 6 adet aksiyal fan kullanılmış ve yerleştirilmiştir.
c,Üçüncü seçenek (eksenel fan üst hava tahliye programı)
Bu programın şematik yapısı sağdaki şekilde gösterilmiştir. Üst hava çıkışının yüksekliği 2U, alt hava girişinin yüksekliği ise 1U'dur. Diğer boyutlar, EBM'nin altı eksenel fanını benimseyen ve bunları kabinin üstüne yerleştiren Şema II ile aynıdır.
Simulasyon sonuçları
a, Senaryo 1 için sayısal analiz sonuçları
I
b,Senaryo için sayısal analiz sonuçları2
c,Senaryo için sayısal analiz sonuçları3
Simülasyonun sonucu
Seçenek2 en iyi soğutma etkisine sahiptir
Her ne kadar program 3, program 2 ile aynı sayı ve tipte aksiyal fanları kullansa da, bunlar şasenin üst kısmına yerleştirildiği için hava çıkışı ve fan ekseni birbirine dik olacak şekilde sistemin rüzgar direncini arttırır. ve eksenel fanlar büyük hava hacmi ile karakterize edilir, rüzgar basıncı küçüktür, dolayısıyla üçüncü programın soğutma etkisi program ikininkinden çok daha düşüktür.
Seçenek 1'de iki adet santrifüj fan kullanılır; bunların toplam hava hacmi, altı adet eksenel fandan çok daha küçüktür; ve fan dağılımının eşitsizliği nedeniyle, fiş panosunun sıcaklık dağılımı üzerindeki fiş panosu konumunun yerleştirilmesinin, toplam ısı dağılımı etkisi üzerinde daha büyük bir etkisi vardır ve aynı zamanda program ikiden daha kötüdür.
Tahtanın yerleşimine dikkat edin
Farklı soğutma çözümleri altında, her kart konumundaki PCB kartı sıcaklık dağılımı farklıdır. Fazladan kart alanı olduğunda, düşük sıcaklıktaki kart yerleştirme PCB'sine öncelik vermeye dikkat etmelisiniz.
Durum 3 Dış Mekan İletişim Güç Kaynağının Termal Analizi
İhtiyaç analizi:
Bir AC/DC dönüşüm modülü. Ürün Genel boyutları 320 mm uzunluğunda, 70 mm genişliğinde ve 255 mm yüksekliğindedir.
Tamamen kapalı yapı, gerekli su geçirmezlik ve toz geçirmezlik derecesi IP55 ile güçlendirilmiştir, yani ürünün su geçirmezlik test koşulları, su sıcaklığının 10 derece olması ve ürünün çalışma koşulları altında 60 derecelik ortam sıcaklığında olmasıdır. Su geçirmezlik testinin termal dengesi.
Ürünün ana uygulama ortamı dış mekan verici rafıdır, ısı dağıtma yöntemi doğal konveksiyondur ve aynı zamanda güneş radyasyonu vardır, ürün tamamen kapalı bir yapıdır, bileşenler tarafından üretilen ısı esas olarak iletim yoluyladır. metal kasa ve daha sonra ısıyı dağıtmak için doğal konveksiyon yoluyla.
Ana devre kartı aşağıda gösterildiği gibi soğutucunun üzerine monte edilmiştir. Ana devre kartı, ısı emici kapağının üzerine monte edilmiştir, devre kartı ve ısı emici kapağı, ısı dağıtımı için bir termal ortam olarak termal olarak iletken tutkalla doldurulmuştur, ısı üreten güç cihazları, ısı emici kapağının kenarlarına sabitlenmiştir. sıkıştırma şeritleri vardır ve bileşenler ile ısı emici kapağı arasında termal iletken ortam olarak termal olarak iletken bir yalıtım malzemesi kullanılır.
EMI kartının ısı emici mahfazasına montajı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir ve montaj yöntemi ana devre kartındakine benzer.
Isı emici kapak muhafazasının hermetik olarak monte edildiği ve ortasında bir lastik şeritle su geçirmez şekilde kapatıldığı güç kaynağı modülünün genel yapısı.
Flotherm yazılımı ile basitleştirme sonrasında oluşturulan termal model aşağıdaki gibidir.
Güç kaynağı modülünün ısı dağılımı simülasyonu için simülasyon modeli, çözüm sonuçlarını etkilemeden aşağıdaki varsayımları yapar:
Güç modülü içindeki ısı transferine iletim hakimdir ve konveksiyon ve radyasyon çok küçük bir oran işgal eder, bu nedenle dahili ısı transferi yalnızca iletimle ısı dağılımını dikkate alır ve konveksiyon ve radyasyonu göz ardı eder.
Güç modülü ile dış ortam arasındaki ısı transferinde doğal konveksiyon hakimdir ve ayrıca radyasyon ısı dağılımı da vardır, bu nedenle doğal konveksiyon ve radyasyon ısı dağılımını dikkate almak gerekir.
Dış ısı kaynağı olarak güneş ışınımı kullanılır.
Dahili ısı üreten eleman sabit bir ısı kaynağı görevi görür ve üretilen ısı miktarı sıcaklıkla değişmez.
Isı emici sistemi içindeki bileşenlerin termal iletkenliği izotropiktir ve sıcaklıkla değişmez veya değişmez.
Çözelti alanındaki hava ideal bir gazdır ve kütle ve kuvvetin etkileri ihmal edilmiştir.
Güç modülünün sınırları ve ana parametreleri aşağıdaki gibidir:
Çevresel parametreler Ortam sıcaklığı 55 derece, rakım deniz seviyesi olarak kabul edilmiş, hava özellikleri 55 derece akışkan olarak tanımlanmış, doğal konveksiyonla ısı yayılımı, akışkan hızı 1.0m/s'den az, güneş ışınımlı dış mekan kurulum ekipmanı .
Güç Modülü Boyutları Ürünün dış boyutları 320 mm uzunluğunda, 70 mm genişliğinde ve 255 mm yüksekliğindedir.
Çözüm alanı tanımı yerçekimi negatif yönü 510 mm, yerçekimi yönü 255 mm, yatay x yönü 320 mm, yatay y yönü 70 mm.
Güç tüketimiGüç tüketiminin bileşen konum dağılımına göre güç tüketiminin ana bileşenlerinin parametreleri, bileşenin radyant ısı yayılım özelliklerine sahip olup olmadığı, aşağıdaki tabloda güç tüketiminin bileşenleri, konum dağılımı sağdaki şekilde gösterilmektedir.
Malzeme Parametreleri Kasa malzemesi alüminyum alaşımdır, PCB kartı FR-4'dir ve termal iletkenlik malzemeleri Gap-Pad VO Soft, LORD 309 potting termal iletken yapıştırıcı ve Sil-Pad 900S'dir. Malzemelerin ısı iletkenliği aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.
Örgülü simülasyon modeli
Yakınsama eğrisi (matematik)
Sıcaklık profili
Simulasyon sonuçları
Güç Modülü Sıcaklık Alanı Dağılımı
Güç modülü içindeki ısı üreten cihazların sıcaklık alanı dağılımı
Durum 4 ZTE EDFA Modülü
ZTE Modülü termal tasarım özellikleri ve gereksinimleri
1. ZTE EDFA modülü kutu hacmi: 120*100*17mm
2. Sistem rüzgar hızı 2,5 m/s, rüzgar yönü konnektör yönüne diktir; hava çıkışının üst kısmı, alt kısmı
Hava besleme.
EDFA pompa numarası: 2; güç tüketimi: 6W8W
4. Ortam sıcaklığı: maksimum 65 derece sıcaklık
5. Her iki tarafta yan panelli EDFA modülü
ZTE Modül Modülü Boyut Şeması
1.EDFA modülü ısı dağıtım kanatçıkları yüksekliği 4 mm, rüzgar hızı 2,5 m/s, modülün her iki tarafında bir yan plaka vardır
2.EDFA modül kalınlığı 17 mm'dir, soğutma kanatçıkları yoktur, rüzgar hızı 2,5 m/s'dir, her iki tarafta da yan paneller bulunur.
3.EDFA modülünün ısı dağıtma kanatlarının yüksekliği 4 mm, rüzgar hızı 2,5 m/s'dir ve modülün her iki tarafında yan panel yoktur..
termal simülasyon verileri
