Тоді добуток цих параметрів буде близький до 1 (F_л F_aл 1), тобто застосування теплостоків стає недоцільним, оскільки не сприяє мінімізації параметра синтезу F_л .

Форма квадратного “брусу” у випадку плоских теплостоків і квадратної пластини у випадку лінійних теплостоків забезпечують граничну мінімізацію параметра анізотропності при розміщенні теплостоків вздовж найменших лінійних розмірів.

Таким чином, застосування плоских теплостоків, які звичайно технологічно виконуються або у вигляді суцільних теплопровідних плат, або спеціальних теплопровідних пластин за формою плат, накладає обмеження на розміщення і форму монтажних плат в оптимальній формі квадратного “брусу”. Плати повинні мати квадратну форму з найменшим лінійним розміром нагрітої зони і розміщуватись перпендикулярно великій осі “брусу”. Неправильне розміщення плат різко зменшує ефективність використання теплостоків.

Параметр анізотропії по теплообміну на гранях паралелепіпеда (к_х к_у к_z).

; (35)

; і = х, у, z; (36)

A = ; , (37)

де А_і, _і - значення амплітуд і власних значень при Ві;

К_і - коефіцієнти теплопередачі на гранях нагрітої зони, ют/м² град.

Параметр впливу закону концентрації потужності і джерел тепла в об'ємі нагрітої зони [2].

При введенні об'ємних температурозалежних стоків, потужність яких істотно перевищує потужність поверхневих стоків, алгоритм синтезу за максимальною стаціонарною температурою виражається рівнянням зв'язку вигляду

, (38)

. (39)

Згідно з (38) і (39) для отримання оптимальних конструкцій РЕА, що дозволяють використовувати в схемах елементи з максимальною споживаною потужністю при заданому максимальному перегріві, необхідно мінімізувати параметри синтезу в межах обмежень, накладених на кожний параметр технічним завданням на розробку апарату.

Внаслідок теплофізичного синтезу отримуємо конструкцію апарату, що забезпечує при сумарній потужності Р₀ температурний режим нагрітої зони, що не перевищує температуру . У процесі синтезу визначаються габаритні основні розміри кожуха і нагрітої зони, кількість і розміщення плати, а також розміщення елементів на платі.

Надано загальну характеристику теплових макетів і методику проведення експериментальних температурних досліджень за визначенням впливу конструктивних основних і теплофізичних параметрів на температурне поле РЕА. Проведена оцінка точності вимірювань.

У додатках наведено методи розрахунку суми числового ряду (2.73) в нерівності (2.72), темпу регулярного режиму трьохскладової системи тіл (РЕА), визначення середньої ефективної теплопровідності нагрітої зони методом регулярного режиму, приведені типи блоків які піддавалися розрахунку, приклади синтезу одноблокових радіоелектронних апаратів по максимальній допустимій температурі, акти впровадження результатів дисертаційної роботи.

ВИСНОВКИ

1. Конструювання сучасних РЕА, поряд з розробкою електричних схем, вимагає строгого урахування температурного режиму майбутньої конструкції. Це ставить перед конструктором задачу здійснити теплофізичне конструювання на всіх стадіях розробки надійної, економічної, малогабаритної РЕА. Спроба емпіричного пошуку прийнятного варіанта конструкції стає економічно не виправданою. Тому в поданій роботі розроблено алгоритм теплофізичного проектування, який забезпечує синтез температуростійкої конструкції апарату.

2. Літературні джерела що до теплофізичного конструювання РЕА із заданим тепловим режимом представлені, головним чином, журнальними статтями. Основні розробки спрямовані на вибір та оптимальне використання повітряних систем охолодження. Монографії що до загального конструювання РЕА передбачають лише повірочні розрахунки температурних полів. Теплофізичне конструювання проводиться на основі багаторазових розрахунків при різних значеннях параметрів, тобто використовується метод проб і помилок.

3. Розв'язано задачу регулярного теплового режиму трьохскладової системи тіл, нагрітої зони, в якій рівномірно розподілені внутрішні джерела енергії, потужність яких лінійно залежить від температури:

- отримано розрахункові залежності для коефіцієнта форми нагрітої зони з деформованою поверхнею по відношенню до кулі, циліндра або пластини і темпу регулярного режиму.

- підтверджено, що на відміну від систем з постійною потужністю джерел, темп регулярного режиму залежить від величини та характеру розподілу початкової потужності та температурного коефіцієнта потужності і відрізняється чисельно від темпу регулярного режиму простого охолодження.

- досліджено вплив темпу регулярного режиму на точність розрахунку температури методом регулярного режиму, і підтверджено необхідність урахування поправки, викликаної температурнозалежними джерелами.

4. Виконані дослідження сходження ряду загального розв'язання рівняння нестаціонарної теплопровідності однорідного тіла (нагрітої зони) і отримані розрахункові залежності для оцінки часу початку регулярного теплового режиму при різних законах розподілення джерел (рівномірний, периферійний, центральний) і рівномірному початковому полі температури.

5. Встановлено, що характер теплових зв'язків між елементами монтажу нагрітої зони РЕА з типовим повітряним або компаундним заповнювачем однозначно визначається коефіцієнтом густини монтажу , що дозволило з урахуванням особливостей конструкції кожуха здійснити класифікацію РЕА.

Для досліджень було вибрано одноблокові апарати в герметичному (пилозахищеному) кожусі з густим монтажем (_м >> 1) і монтажем середньої густини

(_м > 1), теплова модель яких являє собою трьохскладову систему тіл.

6. Підтверджено можливість використання для РЕА з температурозалежними джерелами енергії розрахункових методів дослідження нестаціонарних теплових режимів, заснованих на теорії регулярного режиму.

7. Розв'язано задачу узагальнення методу елементарних теплових балансів на трьохскладову систему тіл (РЕА) з довільним законом розподілу джерел енергії змінної потужності в нагрітій зоні і змінними теплофізичними коефіцієнтами:

- проведено аналіз основних припущень і встановлено, що помилка методу при виконанні умови стійкості різницевої розрахункової схеми є практично лінійною функцією тільки кроку розбивки на елементарні об'єми.

- досліджено нестаціонарні температурні поля РЕА із середньою густиною монтажу (_М > 1) і нерівномірним розподіленням джерел енергії, потужність яких змінювалась, як нерозривна функція температури і дискретна функція часу.

8. Проведено експериментальні дослідження РЕА з різною густиною монтажу і змінною потужністю показали правильність основних припущень методу регулярного режиму і методу елементарних балансів. Обидва методи дають можливість з достатньою для практичних цілей точністю дослідити нестаціонарні теплові режими РЕА із змінною розсіюваною потужністю.

9. При переході від нормального тиску до вакууму (10^-1 мм рт. ст.) в усіх точках блоку відбувається підвищення температури перегріву на 3 - 10 град., що у відсотковому відношенні є 20 - 35% і задовільно узгоджується із результатами розрахунків.

10. Відносне підвищення температури перегріву більш суттєво (до 35%) відбувається на кожусі і платах. Це може бути пояснено суттєвою долею впливу конвективного теплообміну на загальний характер теплообміну кожуху і плат у порівнянні із елементами нагрітої зони.

11. Слід відзначити, що температурний перегрів деяких елементів у умовах РЕА при переході до вакууму підвищується значно менше, ніж при самостійному функціонуванні елемента. Так, для реле РЕС - 9, РЕС - 10 відносне підвищення перегріву в умовах блоку зменшується з 50% до 20% по відношенню до перегріву при нормальному тиску.

12. Згідно з вище наведенних п. п. 9 - 11 і теоретичними розрахунками для апаратів інших конструкцій можна зробити висновки, що для РЕА, навіть з середньою щільністю монтажу (), частка конвективного теплообміну між елементами нагрітої зони мала. Основний теплообмін відбувається шляхом кондукції (теплопровідності) і випромінювання.

13. Загальний характер і закономірності зміни температурного поля в умовах вакууму (10^-1 мм рт. ст.) у блоці, що функціонує із змінною розсіюваною потужністю, залишаються практично такими ж, як в умовах нормального тиску навколишнього середовища.

14. Отримано залежність ефективної теплопровідності від величини зазору між блоками при зміні відстаней в межах 25 - 200 мм. (рис. 11).

15. Проведені дослідження коефіцієнтів , С, апаратури, що дозволяє здійснити розрахунки теплових режимів РЕА вже на початкових стадіях проектування апаратів, коли елементна база задана орієнтовно.

16. Результати статистичної обробки радіоелектронних апаратів показали малу залежність питомої теплоємності від елементної бази нагрітої зони апарату, що дозволяє прийняти ії постійним значенням 860 Дж / (кг ⁰С). Об'ємна теплоємність на початковій стадії теплофізичного конструювання може бути рекомендованою з постійним значенням 3,25 10³ Дж / (кг ⁰С) з наступним уточненням внаслідок більш суттєвої залежності від конструкції апарату.

17. Показано, що для розв'язання загальної задачі синтезу одноблокових РЕА із заданим тепловим режимом необхідно задати допустимі межі зміни параметрів синтезу, тобто межу на кожний параметр. Це приведе до необхідності розв'язання прямих задач теплопровідності.

18. Сучасний математичний апарат не дозволяє отримати аналітичний розв'язок інтегрального рівняння зворотної задачі теплопровідності при довільному законі зміни допустимої температури по об'єму РЕА. Тому задача була обмежена отриманим алгоритмом синтезу РЕА за максимальною, стаціонарною допустимою температурою РЕА.

19. Отримано алгоритм синтезу одноблокових РЕА за заданою максимальною температурою, що виражається нерівністю (20).

20. Показано, що процес теплофізичного проектування зводиться до послідовної мінімізації параметрів синтезу для виконання нерівності (20) і задоволення обмежень, накладених на параметри синтезу технічними умовами і т.д.

21. За отриманим алгоритмом проведено синтез РЕА та виконані експериментальні дослідження температурних полів синтезованих конструкцій (Додаток Е).

22. Проведено теоретичні і експериментальні дослідження впливу геометричних розмірів, форми, теплофізичних коефіцієнтів на параметри синтезу, що дозволяє дати рекомендації, які забезпечують оптимальну мінімізацію кожного параметру.

23. Ефективна мінімізація початкового параметру (21) може бути здійснена для конструкцій апаратів з лінійним розміром 0,5 м за рахунок переходу до малої густини монтажу або збільшення ефективності системи поверхневого охолодження. Для конструкцій з лінійними розмірами більшими за 0,5 м мінімізація початкового параметру практично неможлива.

24. Встановлено, що перехід до конструкцій у формі квадратного “брусу” забезпечує найбільш ефективну мінімізацію параметра форми. Ступінь мінімізації зростає із зростанням ефективності системи охолодження апарату.

25. Ступінь мінімізації параметру теплопровідності (27) залежить від інтенсивності системи охолодження і лінійного розміру апарату. При лінійних розмірах апарату більших від 0,5 м, або при інтенсивному поверхневому охолодженні має місце максимальна мінімізація параметру теплопровідності. Встановлено, що підвищення ефективної теплопровідності більше за 2 - 4 вт/м град не викликає подальшої мінімізації. Отже не слід намагатись підвищити теплопровідності заповнювачів (компаундів) більшої, ніж ці значення.

26. Мінімізація параметра анізотропності (31) за теплопровідністю потребує такого розміщення плат, щоб мінімальні розміри нагрітої зони апарату співпали з напрямом дії максимальної теплопровідності. Для оптимальної форми квадратного “брусу” та плоских теплостоків ця умова виконується при розміщенні квадратних плат перпендикулярно більшій осі “бруса”, що приводить до граничної мінімізації параметру анізотропності по теплопровідності. Порушення цієї умови різко знижує ефективність кондуктивних теплостоків.

27. Концентрація елементів, що розсіюють тепло, до центру нагрітої зони сприяє підвищенню параметра потужності, тобто незадовільно впливає на температурний режим елементу в порівнянні з рівномірним розподілом потужності джерел.

28. Мінімізація параметру потужності можлива за рахунок концентрації (розміщення) тепловиділяючих елементів на периферії нагрітої зони апарату. Ступінь мінімізації визначається інтенсивністю поверхневого охолодження апарату, величиною ефективної теплопровідності нагрітої зони і розмірами апарату. Для апаратів з лінійними розмірами меншими за 0,5 м і малою ефективністю поверхневого охолодження або з великою ефективною теплопровідністю закон концентрації тепловиділяючих елементів практично не впливає на параметр потужності у порівнянні з рівномірним розподілом. Має місце лише переміщення максимальної температури з центральної зони до периферії.

29. У апараті з плоскими теплостоками в умовах звичайної конвекції нерівномірність розподілення потужності практично не впливає на максимальний перегрів.

30. Оптимальна форма і характер розміщення плат з елементами в об'ємі нагрітої зони визначається умовами мінімізації параметру анізотропності за теплопровідністю (дивитись п. 27), а оптимальне розміщення елементів на платах випливає з умови мінімізації параметру потужності.

31. Показано, що якщо мінімізація всіх параметрів синтезу в границях заданих обмежень не забезпечує виконання нерівності (20), то необхідно від поверхневих систем охолодження перейти до більш складних в конструктивній реалізації об'ємних систем охолодження. Синтез апарату в цьому випадку проводиться за алгоритмом (39) і зводиться до відносного вибору параметрів систем охолодження.

32. Створений метод розрахунків теплових режимів радіоелектронної апаратури легко реалізується на ЕОМ, що дозволяє широко використовувати ії в системах автоматичного проектування радіоелектронних апаратів на початкових етапах їх проектування.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Синотин А. М. Проектирование одноблочных радиоэлектронных приборов с заданным тепловым режимом / В. В. Семенец, А. М. Синотин, Т. А. Колесникова - Харьков: Навчально-науковий видавничо-поліграфічний центр ХНУРЭ, - 2006. - 171 с.

2. Синотин А. М. Исследование влияния характера размещения источников тепла на температурное поле аппарата / А. М. Синотин // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2002. - Вып. 119. - С. 50 - 53.

3. Синотин А. М. Минимизация параметра эффективной теплопроводности нагретых зон радиоэлектронных аппаратов / И. Ш. Невлюдов, А. М. Синотин // Радиоэлектроника и информатика. - 2002. - № 3. - С. 18 -19.

4. Синотин А. М. Влияние объёма нагретой зоны и интенсивности системы поверхностного охлаждения на максимальный перегрев аппарата / И. Ш. Невлюдов, А. М. Синотин // Радиоэлектроника и информатика. - 2002. - № 4. - С. 11- 12.

5. Синотин А. М. Общая тепловая модель одноблочных радиоэлектронных аппаратов и её математическое описание / А. М. Синотин // Радиотехника. - 2002. - № 129. - С. 169 - 172.

6. Синотин А. М. Теплофизические и конструктивные параметры алгоритма синтеза багатоплатных РЭА по максимальному допустимому перегреву / А. М. Синотин // Радиотехника. - 2003. - № 131. - С. 145 - 149.

7. Синотин А. М. Влияние формы нагретой зоны на максимальный перегрев аппарата / А. М. Синотин // Радиоэлектроника и информатика. - 2003. - № 4. - С. 27 - 30.

8. Синотин А. М. Исследование влияния элементов радиоэлектронного аппарата на эффективную теплопроводность в основных направлениях / А. М. Синотин // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2003. - Вып. 124. - С. 61 - 66.

9. Синотин А. М., Начало регулярного теплового режима в анизотропных телах / А. М. Синотин, В. В. Семенец // Радиоэлектроника и информатика. - 2004. - № 2. - С. 20 - 22.

10. Синотин А. М. Влияние анизотропии теплопроводности на эффективность минимизации параметра F. Оптимальное размещение плат с плоскими теплостоками / А. М. Синотин // Радиотехника. - 2004. - № 136. - С. 143 - 145.

11. Синотин А. М. Алгоритм теплового синтеза различных конструкций одноблочных радиоэлектронных аппаратов / А. М. Синотин // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т. 3, № 3. - С. 110 - 113.

12. Синотин А. М. Комбинированный метод определения эффективной теплопроводности для сложных систем при 1 / А. М. Синотин // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т.3, № 1. - С. 82 - 84.

13. Синотин А. М. Математическая модель сложной системы тел и её эффективная теплопроводность / А. М. Синотин, Т. А. Колесникова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2004. - Вып. 128. - С. 16 - 18.

14. Синотин А. М. Метод определения эффективных теплопроводностей сложных систем тел / А. М. Синотин, В. В. Семенец // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2004. - № 127. - С. 48 - 52.

15. Синотин А. М. Метод определения коэффициента формы аппарата сложной конфигурации / А. М. Синотин // Радиоэлектроника и информатика. - 2004. - № 3. - С. 20 - 22.

16. Синотин А. М. Исследование точности метода многих точек для определения теплопроводности анизотропных материалов / А. М. Синотин, В. И. Азаренков // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики - 2004 - Вып. 129. - С. 37 - 40.

17. Синотин А. М. Экспериментальное исследование тепловых режимов радиоэлектронных аппаратов работающих в условиях вакуума / А. М. Синотин, Т. А. Колесникова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики - 2005 - Вып. 132. - С. 61 - 65.

18. Синотин А. М. Исследование теплообмена тел простейшей геометрической формы в вакууме / А. М. Синотин, Т. А. Колесникова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики - 2005 - Вып. 131. - С. 92 - 96.

19. Синотин А. М. Экспериментальное исследование тепловых режимов радиоэлектронных элементов работающих в условиях вакуума / А. М. Синотин, Т. А. Колесникова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики - 2005 - Вып. 130. - С. 56 - 59.

20. Синотин А. М. Экспериментальное исследование эффективной теплопроводности в электронных аппаратах с малой плотностью монтажа / В. И. Азаренков, А. М. Синотин // Радиотехника. - 2005. - № 140. - С. 111 - 117.

21. Синотин А. М. Исследование теплофизических коэффициентов сложных систем / А. М. Синотин // Прикладная радиоэлектроника. - 2005. - № 2. - С. 240 - 242.

22. Синотин А. М. Синтез одноблочных радиоэлектронных аппаратов с заданным тепловым режимом / А. М. Синотин, Т. А. Колесникова // Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития: 2 - й Междунар. радиоэлектронный форум. Харьков, 19 - 23 сентября, 2005 г. М-во освіти і науки України. - Т. 6. - С. 103 - 107.

23. Синотин А.М. Методы исследования эффективной теплопроводности нагретых зон многоплатных одноблочных радиоэлектронных аппаратов / А. М. Синотин // 10 - я юбилейная международная научная конференция "Теория и техника передачи, приёма и обработки информации" Сб. тезисов докладов. Ч. 2 - Харьков - Туапсе: ХТУРЭ. 28 сентября - 1 октября 2004 г. М-во образования и науки Украины. - С. 173 - 174.

24. Синотин А. М. Синтез одноблочных радиоэлектронных аппаратов с заданным тепловым режимом / А. М Синотин., Т. А. Колесникова // Научная сессия МИФИ - 2005. Московский инженерно - физический институт. Сборник научных трудов по материалам научной сессии МИФИ 24 - 28 января 2005 г. М - во образования и науки Российской федерации. - М.: 2005 - Т 1. - С. 223 - 224.

25. Синотин А. М. Минимизация перегрева радиоэлектронной аппаратуры / А. М. Синотин, И. А. Чуб, Г. Э. Винокуров // Материалы Ш-й научно-практической конференции 14 - 15 сентября 1988 г. Министерство внутренних дел Украины. Украинский научно-исследовательский институт пожарной безопасности. Пожарная безопасность. - К., 1997. - С. 126 - 127.

26. Синотин А. М. Автоматический привод юстировочного устройства / Ю. И. Сальников, А. М. Синотин, С. В. Маслов // Харьковское областное правление общества «Знание» УССР. Харьковское областное правление общества научно-технического творчества машиностроителей. Харьковский институт радиоэлектроники. - Х., 1988. - С. 129.

АНОТАЦІЯ

Сінотін А.М. Автоматизація розрахунків нестаціонарних теплових режимів при проектуванні одноблокових радіоелектронних апаратів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.12 - системи автоматизації проектувальних робіт. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню характеру теплообміну в радіоелектронних апаратах, що функціонують у повітряному середовищі при нормальному атмосферному тиску; розробці методики розрахунку нестаціонарних температурних полів РЕА з довільним законом зміни розсіюваної елементами потужності від температури і часу; дослідженню впливу конструктивних параметрів апарату з урахуванням анізотропії нагрітих зон по теплопровідності на загальний температурний режим.

Вперше, на основі проведених аналітичних і експериментальних досліджень, отримано алгоритм теплофізичного проектування одноблокових радіоелектронних апаратів, що дозволяє забезпечити заданий температурний режим на початкових етапах конструювання паралельно з розробкою електричної схеми і вибором елементної бази. Це значно підвищує економічну ефективність розробок і виключає необхідність істотних змін в конструкції за наслідками перевірочних розрахунків і температурних випробувань.

Ключові слова: нагріта зона, ефективна теплопровідність, синтез РЕА, регулярний режим, нестаціонарне температурне поле, темп охолоджування (нагрівання) системи.

АННОТАЦИЯ

Синотин А.М. Автоматизация расчётов нестационарных тепловых режимов при проектировании одноблочных радиоэлектронных аппаратов. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.13.12 - системы автоматизации проектных работ. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2008.

Диссертационная работа посвящена исследованию характера теплообмена в одноблочных радиоэлектронных аппаратах, функционирующих в воздушной среде при нормальном атмосферном давлении, разработке методики расчёта нестационарных температурных полей РЭА с произвольным законом изменения рассеиваемой элементами мощности от температуры и времени. Исследованию влияния конструктивных параметров на температурное поле аппарата.

В первом разделе проведен анализ состояния и тенденция развития теоретических основ проведения расчётов нестационарных температурных полей радиоэлектронных аппаратов. Проведенный анализ отечественных и зарубежных специалистов, занимающихся проблемами создания надёжных радиоэлектронных аппаратов, показал, что в настоящее время конструктор, работающий в области проектирования аппаратов, должен принимать во внимание не только законы электроники, но и законы переноса и рассеивания тепловой энергии.

Во втором разделе рассмотрена возможность распространения общей теории регулярного режима на тела с внутренними источниками энергии переменной мощности, а именно, закон изменения температуры во времени на стадии регулярного режима, регулярный тепловой режим тела с внутренними источниками энергии мощность которых является линейной функцией температуры, начало регулярного режима тела с внутренними источниками энергии, влияния характера распределения источников энергии на продолжительность иррегулярного режима, приближённый метод определения формы тел сложной конфигурации.

Третий раздел посвящён исследованию теплообмена в радиоэлектронных аппаратах с переменной рассеиваемой мощностью методами регулярного режима, экспериментальной проверке регуляризации температурного поля трёхсоставной системы тел с температурозависимыми источниками энергии, темпа регулярного режима трёхсоставной системы тел с температурозависимыми источниками энергии, построению алгоритма исследования нестационарного теплообмена в радиоэлектронных аппаратах методами регулярного режима,

В четвёртом разделе проведены исследования нестационарного теплового режима в радиоэлектронных аппаратах с произвольным законом изменения мощности методом элементарных балансов. Рассмотрена возможность автоматизации расчётов нестационарного теплового режима радиоэлектронных аппаратов, разработан алгоритм расчёта по методу элементарных балансов. Описана методика проведения экспериментов на тепловых макетах в условиях вакуума. Проведены экспериментальные исследования тепловых режимов радиоэлектронных аппаратов в условиях вакуума и представлены их результаты.

Пятый раздел посвящён исследованию точности методов регулярного теплового режима путём экспериментального определения эффективной теплопроводности нагретых зон. Определению эффективной теплопроводности для радиоэлектронных аппаратов с теплопроводностью больше единицы. Оценке точности стационарного метода пластины, выбору методов испытаний, методике проведения экспериментов, экспериментальному исследованию эффективной теплопроводности тепловых макетов радиоэлектронных аппаратов. Приведена характеристика температурных датчиков, метод их тарирования и контроля. Методика обработки экспериментальных данных и аппроксимация эмпирических зависимостей. Проведены статистические исследования теплофизических коэффициентов одноблочных радиоэлектронных аппаратов.

Шестой раздел посвящён разработке методов автоматизации проектирования радиоэлектронных аппаратов работающих в условиях нестационарных температурных режимов. Представлена общая тепловая модель одноблочного радиоэлектронного аппарата и дано её математическое описание, дано решение неоднородного уравнения теплопроводности при различных схемах размещения источников и стоков энергии в нагретой зоне радиоэлектронного аппарата, получено общее решение неоднородного уравнения теплопроводности для нагретой зоны радиоэлектронного аппарата. Приведено решение уравнения теплопроводности при отсутствии объёмных стоков энергии и равномерном распределении источников тепла, при отсутствии поверхностных стоков энергии и равномерном распределении источников и температурозависимых объёмных стоков энергии. Даны решения уравнений теплопроводности при наличии температурозависимых объёмных стоков энергии и различной концентрации мощности источников по объёму нагретой зон. В работе разработан алгоритм теплофизического проектирования радиоэлектронного аппарата, обеспечивающий синтез температуростойкой конструкции. Показано, что для решения обшей задачи синтеза одноблочных РЭА с заданным тепловым режимом необходимо задать допустимые пределы изменения параметров синтеза, т.е. ограничения на каждый параметр. Это приводит к необходимости решения прямых задач теплопроводности. Показано, что процесс теплофизического проектирования сводится к последовательной минимизации параметров синтеза полученного неравенства и удовлетворения ограничениям, наложенным на параметры синтеза техническим заданием, техническими условиями и т.д. По полученному алгоритму произведен синтез РЭА и выполнены экспериментальные исследования температурных полей синтезированных конструкций. Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния геометрических размеров, формы, теплофизических коэффициентов на параметры синтеза, что позволяет дать рекомендации, обеспечивающие оптимальную минимизацию каждого параметра. Показано, что если минимизация всех параметров синтеза в пределах заданных ограничений не обеспечивает выполнения полученного неравенства, то необходимо от поверхностных систем охлаждения перейти к более сложным в конструктивной реализации объёмным системам охлаждения. Синтез аппарата, в этом случае, сводится к оптимальному выбору параметров системы охлаждения.

Ключевые слова: нагретая зона, эффективная теплопроводность, синтез РЭА, регулярный режим, нестационарное температурное поле, темп охлаждения (нагревания) системы.

ABSTRACT

Sinotin A.M. Automation of calculations of the non-stationary thermal modes at planning of onesectional radio electronic vehicles. - Manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree of doctor of technical sciences on speciality 05.13.12 - computer aided desing works systems. - Kharkiv National University of Radioelectronics, Kharkiv, 2008.

Dissertation work is devoted to the research of heat exchange character in radio electronic vehicles which function in an air environment at normal atmospheric pressure; the development of calculation method of the non-stationary temperature fields of REA with the arbitrary law of change of the power dispersed elements from a temperature and time; the research of influence of structural parameters of vehicle taking into account the anisotropy of the heated areas on a heat-conducting on a general temperature condition.

First, on the basis of the conducted analytical and experimental researches, the algorithm of the thermophysical planning of onesectional radio electronic vehicles is got that allows to provide the set temperature condition on the initial stages of constructing parallell with development of electric chart and choice of element base. It considerably promotes economic efficiency of developments and eliminates the necessity of substantial changes for a construction on results checking calculations and temperature tests.

Keywords: heated area, effective heat-conducting, synthesis of REA, regular mode, non-stationary temperature field, rate of cooling (heating) of the system.

Під. до друку 19.09.08. Формат 60 х 84 1/16. Спосіб друку - ризографія.

Умов. друк. арк. 2,1. Тираж 100 прим.

Зам. № 2-673.

ХНУРЕ, 61166, Харків, просп. Леніна, 14

Віддруковано в навчально-науковому

видавничо-поліграфічному центрі ХНУРЕ

Харків, просп. Леніна, 14

Размещено на Allbest.ru