Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ»

Московский институт электроники и математики им.А.Н. Тихонова

Выпускная квалификационная работа

студента образовательной программы «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

по направлению

11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Моделирование тепловых и аэродинамических процессов в блоках средств связи

Клименко Андрей Андреевич

Введение

В данной дипломной работе рассмотрено тепловое и аэродинамическое моделирование вычислительно блока БЦВМ-386 самолета. Данное моделирование будет произведено с помощью подсистемы АСОНИКА-П (тепловое и аэродинамическое моделирование) и АСОНИКА-ТМ (тепловое моделирование печатного узла). Актуальность работы состоит в том, что для получения точных результатов моделирования используется связь между аэродинамическими и тепловыми параметрами блока, то есть насколько будут различаться температурные характеристики конструктивных узлом БЦВМ при их расчёте с учётом продуваемого внутри блока воздуха (принудительного теплового потока). Новизной работы является то, что в данной работе рассмотрено тепловое моделирование блока сначала без учёта принудительного охлаждения, а после, с целью сравнения полученных результатов и возможностью внесения изменений в конструкцию блока БЦВМ.

тепловой аэродинамический самолет автоматизированный

Глава 1. Теоретические основы моделирования тепловых и аэродинамических процессов в конструкции вычислительного блока и печатных узлов

1.1 Тепловые и аэродинамические воздействия, существующие в вычислительном блоке самолета и их разновидности

Любое устройство РЭС (радиоэлектронная система) имеет КПД (коэффициент полезного действия), который в свою очередь определяется следующей формулой [1]:

где:- полезная энергия (выделяемая электрическая энергия);- тепловая энергия (выделяемая в окружающее пространство);-энергия, затраченная на разогрев узлов и деталей РЭС.

Общее количество выделяемой энергии зависит от потребляемой мощности прибора, то есть от полученной энергии источника питания. Как известно, существует множество источников питания: трансформаторные (сетевые) источники питания, импульсные источники питания, источники бесперебойного питания, аккумуляторные батареи, солнечные батареи, двух полярные источники питания. В бортовой системе электроснабжения летательных аппаратов существуют два вида источников электроэнергии: первичные и вторичные [2]. К первым относятся электрогенераторы и аккумуляторные батареи. Вторая группа подразделяется на трансформаторы и преобразователи. В БЦВМ-386 (Бортовая Цифровая Вычислительная Машина), к примеру, используются генераторы постоянного тока на 27 В, а также электромашинные преобразователи для питания переменным током стабильной частоты 115 В, 400 Гц.

При каждом сеансе работы радиоэлектронного средства, выделяется не только полезная энергия сигналов, но и тепловая энергия. Она составляет большую часть потребляемой от источника питания энергии. Количество выделяемой в реальном блоке РЭУ теплоты зависит от конечной мощности активных и пассивных элементов блока и его КПД. Смысл всего вышеизложенного объясняет понятие теплового режима РЭС. Тепловой режим РЭС- это пространственно- временное распределение температуры в РЭС, которое зависит от тепловыделений элементов. Он может быть создан как внешним температурным воздействием окружающей среды, так и тепловыделениями радиоэлементов РЭС. Необходимый (нормальный) тепловой режим РЭС - это температурное состояние, заданное техническим заданием или удовлетворяющее требованиями ТУ на аппарат и входящие в него элементы. Если температура РЭС удовлетворяет параметрам, при которых данная система функционирует без перегревов конструктивных элементов, и максимальные температуры лежат в пределах нормы, заложенной в техническом задании, то температурный режим такой РЭС считается нормальным.

Следующие признаки обуславливают тепловой режим [3]:

1. внутренним тепловыделением любой из применяемых ЭРЭ (электрорадиоэлементов) в рабочем состоянии;

2. влияние ОС (окружающей среды);

3. взаимодействием элементов (ПУ, корпуса блока и т.д.) - то есть излучением с одного элемента на другой, естественной и вынужденной конвекцией с элементов конструкции, а также от расположения конструктивных элементов внутри блока и расположения РЭС вблизи других систем;

4. использование систем охлаждения при повышенных температурах, например, установка радиаторов под ЭРЭ для увеличения теплового сопротивления, или применение вентиляторов;

5. правильной эксплуатацией РЭС, в соответствии с техническими условиями.

Итак, следует вывод, что в результате работы РЭС, когда она подвержена влиянию температуры, могут возникнуть нежелательные сбои, а также увеличение числа отказов, что влечет за собой ухудшение надежности эксплуатируемого устройства. Под надежностью понимаются свойство РЭС обуславливать сохранение необходимых для нормального функционирования параметров системы в течение определенного временного промежутка, а также обеспечивать работоспособность системы в заданном режиме при установленных условиях эксплуатации, хранения, транспортировки.

Существуют несколько видов отказов РЭС, однако вследствие тепловых воздействий выделяют два [3]:

1. постепенные отказы (характеризуются постепенным изменением значений характеристик параметров);

2. внезапные отказы (характеризуются скачкообразными изменениями значений характеристик параметров).

Причины постепенных отказов, вызванных тепловыми воздействиями:

1. ухудшение изоляционных параметров материалов;

2. увеличение токов утечки;

3. уменьшение пробивного напряжения;

4. изменение параметров ферритовых сердечников;

5. изменение ёмкости конденсаторов;

6. изменение сопротивлений резисторов;

7. увеличение тепловых шумов резисторов и транзисторов.

Итак, для обеспечения температурной стабильности и теплостойкости РЭС применяются следующие действия:

1. Применение теплостойких и термостабильных ЭРЭ. Из недостатков - экономический фактор, а также, то, что такие характеристики таких ЭРЭ на порядок ниже не теплостойкий ЭРЭ.

2. Применение температурно-компенсационных схем.

3. Корректное и рациональное конструирование РЭС с точки зрения обеспечения нормального теплового режима (то есть правильная компоновка ЭРЭ, использование перфораций, оребрение и т.д.

4. Использование систем охлаждения.

5. Обеспечение неизменности характеристик и параметров окружающей среды

Существует 3 процесса теплообмена [5]:

1. теплопроводность (кондукция);

Теплоперенос энергиивследствиеконтактачастиц с другими частицами вещества, или разрозненных тел, обладающих разными температурами. Ниже представлена формула, выражающая физический смысл коэффициента теплопроводности (способность вещества проводить тепло):

где:- температурный поток;- площадь поверхности;- толщина стенки.

Удельная теплоёмкость:

Коэффициент температуропроводности (характеризует скорость изменения температуры в нестационарных тепловых полях):



2. конвекция (естественная и вынужденная);

Различается в зависимости от наличия воздействий на температурный поток.

3. тепловое излучение;

Характеризуется распространением электромагнитных волн и обуславливается изменением энергии (тепловая в лучистую и т.д.)Например, при рассеивании тепла кожухом аппарата в окружающую среду, в процессе участвуют конвекция и излучение. Изучение теплопроводности в математическом виде представляет собой выявление изменения температуры в зависимости от времени и расположения исследуемого объекта. [5] Тепловой режим блока РЭС характеризуется температурным полем. Температурным полем называется комплекс величин температурных параметров для каждой точки данного пространства для каждого момента времени. Следующая формула наиболее полно раскрывает физический смысл температурного поля:

где: - отдельные точки пространства внутри блока РЭС;- время.

В зависимости от числа координат температурные поля бывают:

1. трехмерные;

2. двухмерные;

3. одномерные;

4. нульмерные (однородные, T= const).

На рисунке ниже (рис.1.1) представлено тепловое поле печатного узла БП-51-1, смоделированное в программе АСОНИКА-ТМ. Как видно из рисунка, основной тепловой перегрев находится на левой части платы.

Рис.1.1 Тепловое поле на примере ПУ БП-51-1, в программе АСОНИКА-ТМ

В зависимости от изменения во времени температурные поля бывают:

1. стационарные (не изменяется во времени);

2. нестационарные (изменяются во времени).

Характеристикой стационарного теплового режима является неизменность температурного поля во времени, так как существует термодинамический баланс между источником и поглотителем энергии [3]. Однако нестационарный тепловой режим предполагает зависимость теплового режима от времени. Он зависит от мощности P, которая неординарно изменяется относительно РЭС [7]. Это имеет место быть при выключении и включении РЭС, разовых и кратковременных сеансах работы. То есть, для нестационарного теплового режима справедливо следующее:

где:-полезная мощность РЭС;- мощность, которая выделяется в окружающее пространство;- мощность, выделяемая на нагрев РЭС и его компонентов.

А для стационарного теплового режима:



так как, установлен термодинамический баланс, и соответственно не существует нагрева РЭС и его компонентов ().

Контактным тепловым сопротивлением называется свойство поверхности тела, или какого-либо из слоёв противостоять движению молекул, вследствие нагрева. Оно зависит от: неровности и шероховатости поверхности объединенных элементов, от типа соединяемого материала, а также от значений давления промеж поверхностей. К примеру, воздушная прослойка вследствие загрязнений или неровностей значительно уменьшает тепловую связь. Для таким случаев разумно использовать материалы с высокой теплопроводностью, или же воспользоваться пластичными материалами. Также возможно применять гальванические покрытия [5]. Ниже приведена таблица, которая показывает насколько изменяется температура корпуса от величины тепловыделений.

Таблица 1.1 Зависимость перегрева корпуса прибора от тепловыделений

Р, Вт	?t, єС	Р, Вт	?t, єС
2	0,6 - 1,4	25	7,2 - 16,9
5	1,5 - 3,5	30	9 - 21
10	3 - 7	40	12 - 28
15	4,5 - 10,5	50	15 - 35
20	6 - 11,4	60	18 - 42

Как уже известно, тепловой режим в достаточной мере предъявляет требования для конструктивно правильного расположения элементов, их крепления и взаимного влияния [5]. Рассмотрим некоторые из них:

1. Резисторы.

Основная часть теплового потока в резисторах рассеивается через торцы и выводы, увеличение диаметра рабочей части резистора значительно уменьшает температуру в его центре, увеличение длины рабочей части в меньшей мере сказывается на изменение температур.

2. Электровакуумные приборы.

Стеклянные баллоны обладают низкой теплопроводностыо и практически не проницаем для теплового излучения при температурах ниже 400°С. Это приводит к нарушению работы газопоглотителя, к нарушению вакуума, связанному о выделением газа из стенок баллона, к образованию термических напряжений, связанных с неравномерны распределением температур по поверхности баллона

3. Дроссели. Трансформаторы. Катушки индуктивности.

Здесь необходимо обеспечить хороший теплоотвод через крепления и окраску наружных поверхностей с большой степенью черноты, что позволяет облегчить тепловой режим рассматриваемых ЭРЭ.

4. Полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды и т.д.)

Значительная доля тепло рассеивающих элементов в аппаратах является полупроводниковыми приборами (ППП). Мощность, которую рассеивает полупроводниковый кристалл передаётся оболочке ППП в следствие как излучения, так и теплопроводности. Так, например, зона p-nперехода (область, разделяющая слои полупроводника) считается максимально уязвимой при повышения температуры [5]. При расчёте тепловой устойчивости полупроводников данная зона является определяющей. Решением проблемы избытка тепла на полупроводниках, если выбранный способ охлаждения не действенен, является применение радиаторов. В качестве радиаторов используют различные развитые поверхности теплоотвода. Немаловажно, что на практике при проектировании объекта, используются радиаторы, способные рассеивать максимальное количество тепла вкупе с наименьшей массой и размерах. Ниже приведены варианты установки полупроводниковых приборов на радиаторах.

Рис.1.2Варианты установки радиатора на конструкции ППП

Применение охлаждения. Одним из способов уменьшения влияния тепловых воздействий на компоненты РЭС является охлаждение. Охлаждение - это процесс отвода (переноса) тепла от элементов РЭС в окружающую среду. Для обеспечения охлаждения существуют системы охлаждения РЭС. Это совокупность устройств и конструктивных элементов, применяемых для обеспечения нормального теплового режима. Ниже приведена классификация систем охлаждения по виду используемого теплоносителя:

1. воздушные системы охлаждения - теплоноситель - воздух;

2. жидкостные системы охлаждения -теплоноситель - жидкость;

3. испарительные системы охлаждения - теплоноситель - кипящая жидкость;

4. кондуктивные системы охлаждения.

В данной работе большее внимание будет уделено системам воздушного охлаждения. Будем рассматривать конструкции, имеющие одноблочную форму в виде параллепипеда или сходную.



Рис. 1.3 Пример выполнения одноблочных аппаратов (аппарат кассетной конструкции)

Выделяют три основных конструкции РЭС по типу аэродинамического влияния [5]:

1. Аппараты с брызгозащищённым кожухом (в том числе с защитой от пыли) с незначительными тепловыделениями ПУ конструктивно не содержат охлаждающих устройств. Такие конструкции не предусматривают каких-либо значительных пространств между ПУ (вне зависимости от их вертикального или горизонтального расположения), следовательно, ЕК (естественной конвекции) фактически нет. Теплопередача осуществляется посредством теплопроводности ПУ. С поверхности кожуха тепло рассеивается благодаря конвекции и излучению.

2. В конструкциях с наличием перфорационных отверстий (отверстия делаются на крышке и основании корпуса, так чтобы продуваемый воздух шёл между ПУ, которые установлены в вертикальном положении) происходит естественная вентиляция за счёт прохода воздушного потока. С поверхности корпуса тепло опять же выделяется посредством естественной конвекции и с помощью излучения[8].

3. При неспособности естественной вентиляции эффективно выводить нагревающийся воздух из блока, что справедливо при повышенном тепловыделении, используется принудительная вентиляция, которая считается наиболее действенным охлаждением. Конструктивно воздухораспределитель располагают в задней части РЭС для того, чтобы поступающие воздушные потоки равномерно распределялся среди ПУ. Часть тепла рассеивается с корпуса в ОС, часть выносится тепловым потоком наружу корпуса [8].

Рис. 1.4 Схематическое изображение принудительной вентиляции воздуха в кассетных аппаратах.

1.2 Расчет тепловых процессов с помощью метода электротепловой аналогии

Электротепловая аналогия - это метод, предполагающий свести расчеты тепловых систем к расчетам электрических схем. То есть тепловые величины заменяются аналогичными им электрическими параметрами. Данная аналогия позволяет представить процесс теплообмена тепловой схемой, которая состоит из источника, проводника и приёмника тепловой энергии. В качестве источника используются поверхности тел, которые выделяют тепловую энергию. Проводники, моделирующие сопротивления на тепловой схеме являются аналогами сопротивлений в электричестве (проводники электрических токов). ОС, как вне корпуса (теплоёмкость которой бесконечна), так и внутри него принимает тепловую энергию, которая выделяется с поверхностей. Анализ температурных полей значительно упрощается при использовании тепловых схем. Так, данные схемы, наряду с электрическими, можно преобразовывать и упрощать. Например, как и в электрических схемах, можно сложить последовательные и параллельные соединенные сопротивления или использовать преобразование сопротивлений из треугольника в звезду и наоборот. В случаях, когда в тепловой схеме взамен сопротивлений содержатся коэффициенты тепла, следует ввести дополнительные условия (допущения): например, поделить схему на участки, а после данный участок, содержащий тепловые коэффициенты, также разделить на участки, содержащие тепловые сопротивления.Так как суть метода состоит в замещении элементов, ниже составим список основных взаимозаменяемых элементов. (таблица 1.2)

Таблица 1.2 Сопоставление электрических и тепловых параметров

Тепловой параметр	Характеристика	Электрический параметр	Характеристика
	Тепловое сопротивление		Электрическое сопротивление
	Теплопроводность		Электрическая проводимость
	Разность температур		Величина напряжения на участке электрической цепи
	Температура узла		Значение эл-ого потенциала в некоторой точке цепи
	Плотность теплового потока		Плотность электрического тока
	Величина потока тепловой энергии (передаваемая тепловая мощность)		Величина тока на участке электрической цепи

1.3 Математическое моделирование тепловых и аэродинамических процессов в конструкциях вычислительных блоков самолетов

Математическое моделирование проектируемого устройства в общем случае подразумевает построение его математической модели. Математическая модель - это комплекс математических элементов (переменных, векторов, множеств и т.д.), и их зависимости друг от друга, которые описывают характеристики исследуемого объекта с искомой точностью. Математический модели строятся как для РЭС в целом, так и для его компонентов. Для компонентов можно построить систему уравнений, которая будет устанавливать взаимосвязь фазовых переменных, а также внутренних и внешних параметров. В зависимости от типа сложности различают модели и макромодели. Под макромоделью понимают полную модель, размерность которой замещается для уменьшения. Макромодель объекта называется комплексной, если в ней содержатся макромодели разных процессов, которые там протекают. Математические модели тепловых и аэродинамических процессов, протекающих в БРЭУ, строятся по аналогии с математической моделью электрических схем. Однако для моделирования каждой из моделей принимаются во внимание следующие факторы:

Для тепловых моделей. При нестационарном тепловом режиме, теплоёмкости располагаются вдоль главной диагонали на матрице проводимости (в дифференциальном виде). Спектр изменения параметров температур в БРЭУ находится в диапазоне от до . Что немаловажно, в тепловой модели отсутствуют элементы, равнозначные индуктивности в электрических схемах. Большая часть тепловых сопротивлений являются нелинейными и находятся в зависимости от температуры. Нелинейная тепловая проводимость является функцией от перепада температур между узлами, где происходи расчет данных проводимостей.

Для аэродинамических моделей. Для аэродинамического режима (при нестационарном режиме) ёмкости вычисляются не только вдоль главной диагонали матрицы проводимости (в дифференциальном виде). Также не существует аналогичным в электрических моделях проводимости.

Для расчета тепловых и аэродинамических процессов во времени будет использоваться метод ФДН (метод, основанный на формулах дифференцирования).

Рис.1.5 Метод макро моделирования бортовых устройств при использовании тепловой, электрической и аэродинамической моделей

1. Математическая модель электрических параметров:

где,- вектор напряжения, - вектор тока, - вектор заданного напряжения, - вектор заданного тока, - вектор внутренних параметров.

2. Математическая модель аэродинамических параметров:

где, - векторперепада давлений воздуха, - вектор расходов воздуха, - вектор скоростей воздуха, - вектор внутренних параметров.

3. Тепловая макромодель:

где, - вектор температур, - вектор теплового потока, - вектор внутренних параметров.

Результатом расчета математической модели электрических процессов (статистическая модель) является - вектор потоков и - вектор напряжений. Мощности каждого печатного узла и внутренних элементов их расчета электрической модели будут являться исходными параметрами для описания источников тепловых воздействий в тепловой макромодели. Вектор температур воздушных областей конструкции, которые находятся рядом с ЭРЭ, который был получен в результате расчета тепловой макромодели будет являться основополагающим для электрической модели, то есть там, где ЭРЭ омываются воздухом. Вектор скоростей воздушных потоков в канале, который был получен в результате расчета аэродинамической модели, представляет собой возмущающий фактор для тепловой макромодели. Вектор температур , полученный в результате расчета математической модели тепловых процессов, представляет собой возмущающий фактор при расчёте модели аэродинамических процессов. Данный вектор является расчетным для тепмпературозависимых аэродинамических сопротивлений.

Система (1.10) представляет собой состояние МТП (модели тепловых процессов) в произвольный момент времени . Параметр вычисляется по следующей формуле:

Данный параметр описывает сумму тепловых проводимостей параметрических ветвей МТП, которые сходятся к j-тому узлу.

Система (1.11) представляет собой состояние МАП (модели аэродинамических процессов) в произвольный момент времени . Параметр вычисляется по следующей формуле:

Данный параметр описывает сумму аэродинамических проводимостей параметрических ветвей МАП, которые сходятся к j-тому узлу.



Рис.1.6 Алгоритм метода комплексного макро моделирования БРЭУ с учетом тепло аэродинамических параметров

Таблица 1.3 Математические модели, используемые для вычисления параметров тепловых и аэродинамических процессов

Аэродинамический процесс	Тепловой процесс
Аэродинамическое сопротивление в канале: l- длина канала, (мм); DЭК - эффективный аэродинамический(гидравлический) диаметр канала (мм): u - периметр поперечного сечения канала (мм), F- площадь поперечного сечения канала (мм2), - плотность воздуха (воды, другого охлаждающего вещества) в канале (кг /м3), - коэффициент сопротивления трения: - эффективный диаметр канала; V - скорость воздушного потока. где - коэффициент, учитывающий геометрическую форму канала ( = 1,0 для круглых каналов, = 1,5 - для плоских), и - динамическая вязкость воздуха при средней температуре стенок канала и при средней температуре воздуха в канале соответственно: == (13,28+0,09216TC)10-6; == (13,28+0,09216Tвх)10-6; - коэффициент кинематической вязкости воздуха,	Вынужденная конвекция и тепловая проводимость: - коэффициент кинематической вязкости воздуха S - площадь поверхности пластины; - проводимость; - конвективный коэффициент теплоотдачи; - коэффициент теплопроводности воздуха; Nu - критерий Нуссельта; - давление окружающей среды; V - скорость воздушного потока; - определяющий размер; b - ширина пластины. Проводимость за счет излучения: где - коэффициент лучистой теплоотдачи; S - площадь поверхности; ,- температура в узлах i и j тепловой цепи (К); - степень черноты поверхности; - коэффициент облучённости; , - температура в узлах i и j тепловой цепи (C). Массоперенос в продуваемом воздушном канале: Где- площадь поперечного сечения канала,- коэффициент заполнения канала.

Глава 2. Автоматизированные подсистемы АСОНИКА-ТМ и АСОНИКА-А для моделирования тепловых и аэродинамических процессов вычислительного блока самолета

2.1 Описание структуры подсистемы АСОНИКА-П и ее функционала

2.1.1 Алгоритм моделирования тепловых и аэродинамических процессов вычислительного блока с применением подсистемы АСОНИКА-П.

Расчет теплового и аэродинамического режима проводится по следующим действиям:

По заданной конструкции строится МАП. В качестве начальных температур воздуха и конструктивных элементов берутся температуры воздуха на входе в блок.

Производится расчет МАП, в результате которого определяются скорости течения воздуха в каналах блока.

По заданной конструкции строится МТП (полученные в результате расчета МАП скорости используются в качестве параметров элементов МТП).

Производится расчет МТП, в результате которого определяются интегральные температуры конструктивных элементов и воздушных объемов.

Сравниваются температуры использованные в МАП и полученные в результате расчета МТП, если разница температур какого-либо конструктивного элемента или воздушного объема превышает 1%, то температуры из МТП подставляются в МАП и расчет повторяется с шага 2. Если нет, то расчет заканчивается

Построение МАП. Рассмотрим фрагмент конструкции блока БЦВМ-386 образованный ПУ МОПС-7-2 и МП-52-2 и перфорационными решетками (рис.2.1 (а) и (б)).



Рис. 2.1 (а) Фрагмент конструкции, состоящий из корпуса блока и ПУ МОПС-7-2 и МП-52-2.

Рис. 2.1 (б) Фрагмент МАП, соответствующий выбранному фрагменту конструкции

Построение МАП в программе АСОНИКА-П содержит следующие действия:

Создадим два узла - 1 и 8. Узел 1 изображает ОС. Узел 8 вход в аэродинамический канал через перфорационную решетку. Далее добавляем ветвь 306 - вход в прямоугольный канал через решетку. Для этого выбираем пункт меню Аэродинамика > Добавить. Далее выбираем Ввод нового элемента > Добавить ветвь. В появившемся окне выбираем Местные сопротивления > Вход в прямоугольный канал через решетку, где в появившемся окне выбираем нужные нам параметры. (рис.2.2) Также на рис.1 представлен вид ветви в МАП.



Рис. 2.2 Окно задания параметров ветви типа 306

Первые четыре параметра, ширина и высота, диаметр отверстий и количество отверстий канала задаются исходя из схемы каналов блока. Температура теплоносителя -- это температура поступающего из системы охлаждения воздуха.

Далее нужно добавить ветвь, моделирующую прохождение воздуха в канале между ПУ. В МАП это ветвь 302. Добавим сначала узел номер 16. Узел 8 и 16 обозначают вход и выход из канала через перфорационные решетки. В меню добавления ветви выбираем Сопротивления трения > Плоский канал. Ниже приведено изображение меню задания параметров данной ветви и ее схематическое изображение на МАП (рис. 2.3).

Размеры, определяющие сечение канала (высота и ширина), а также длина канал берутся из схемы построения каналов блока. Температура теплоносителя во входах в канал, а также средняя температура стенок канала берутся приблизительные, а после построения МТП уточняются.



Рис. 2.3 Окно задания параметров ветви типа 306

Следующим шагом нужно добавить ветвь, моделирующую выход воздуха из канала. Для этого создадим узел 0, который соответствует ОС. В МАП это ветвь 307. В меню добавления ветви выбираем Местные сопротивления > Выход из прямоугольного канала через решетку. Ниже приведено изображение меню задания параметров данной ветви и ее схематическое изображение на МАП (рис. 2.4).

Рис. 2.4 Окно задания параметров ветви типа 306

Первые 4 параметра можно взять из параметров построения каналов в блоке, температура теплоносителя -- это температура ОС на выходе из канала.

Также нужно добавить параметры теплоносителя - то есть характеристику охлаждающего воздуха при входе в аэродинамический канал. В МАП теплоноситель моделируется ветвью 351. Для введения его в МАП выбираем пункт меню Вентиляторы > Постоянный расход воздуха и заносим параметр Постоянный расход воздуха исходя из выбранного типа вентилятора. Ниже приведено изображение меню задания параметров данной ветви и ее схематическое изображение на МАП (рис. 2.5).

Рис. 2.5 Окно задания параметров ветви типа 306

Построение МТП. Для понимания процессов теплообмена, происходящих в конструкции, была выбрана один из ее типовых фрагментов. Он представлен на рис. 5 и состоит из стенок корпуса блока, а также двух ПУ- МОПС-7-2 и МП-52-2 (рис.2.1(а)).

Выбранный фрагмент МТП содержит 2 узла - МОПС-7-2 (узел 16) и МП-52-2 (узел 15). Узел 7 в данном случае обозначает воздушный объем между соответствующими ПУ. Узел 19 соответствует окружающей среде, узел 1 - воздуху при входе в блок. Данный фрагмент представлен на рис.2.6.



Рис. 2.6 Фрагмент МТП, соответствующий выбранному фрагменту конструкции

Построение МТП в программе АСОНИКА-П содержит следующие действия: Создание двух узлов - МОПС-7-2 (узел 16) и МП-52-2 (узел 15). В данном случае тепло между данными узлами передается излучением, поэтому соединяем их ветвью №16 (тепловое излучение с неразвитой поверхности). Для этого выбираем пункт меню Тепло > Добавить. Далее Излучение > Излучение с плоской неразвитой поверхности, где в появившемся окне выбираем нужные нам параметры. Рис. 2.7 показывает данное окно.

Рис. 2.7 Окно задания параметров ветви типа 16

Излучение представляет собой электромагнитные волны, для которых воздух прозрачен. Первые два параметра (ширина и длина поверхности) - площадь поверхности теплоотдачи и составляют 230*194 мм. Третье поле - степень черноты материала (то есть ПУ, откуда происходит излучение) составляет для большинства материалов единицу, для зеркальных и отполированных - нуль. В данном случае возьмем её равной 0,8. Четвертое поле - коэффициент облученности для поверхностей, участвующих в теплообмене излучением. Показывает, какая часть энергии, излученной с одной поверхности, достигает другой поверхности, и равен 0,8.

С МОПС-7-2 (узел 16) теплоотдача происходит путем вынужденной конвекции в воздушный канал, образованный МОПС-7-2 и МП-52-2 - это узел 7. Аналогично с МП-52-2 (узел 15). Такой способ теплоотдачи моделируется ветвью 61 - вынужденная конвекция в продуваемом воздушном канале. Чтобы выбрать параметры данной ветки нужно использовать следующие действия: Вынужденная конвекция (объём) > Вынужденная конвекция в продуваемом воздушном канале. Ниже приведено изображение меню задания параметров данной ветви и ее схематическое изображение на МТП (рис. 2.8).

Рис. 2.8 Окно задания параметров ветви типа 61

Первые 4 параметра (ширина и длина канала, длина моделируемого участка канала в направлении продува, полная длина канала в направлении продува) задаются исходя из параметров конструкции составляют 230*10*194*194 мм. Скорость воздуха в канале, а также давление воздуха берется их выходных значений при расчёте МАП блока.

Узел 7 (воздушный канал, образованный МОПС-7-2 и МП-52-2) соединен с узлом 1 (воздух, проходящий в блок) ветвью 71 - теплоперенос в продуваемом воздушном канале. Данная ветвь моделирует перепад температур по длине канала, образующийся из-за движения воздуха в нём. Чтобы задать данную ветвь, следует выбрать Теплоперенос > Теплоперенос в продуваемом воздушном канале. На изображении ниже представлено окно ввода параметровветви и ее схематическое изображение на МТП (рис.2.9).

Рис. 2.9 Окно задания параметров ветви типа 71

Первые два параметра (ширина и высота канала) берутся из параметров конструкции и составляют 230*10 мм. Параметр скорость воздушного потока вычисляется из МАП блока. Коэффициент заполнения канала подразумевает, что расположенные на плате ЭРИ создают препятствия для прохождения воздуха.

Каждый ПУ имеет собственную мощность тепловыделения, которая характеризуется суммой мощностей тепловыделения всех ЭРИ, расположенных на плате. Таким образом, к каждому ПУ подключен источник мощности, который на схеме МТП обозначает ветвьюP101. Окно задания количества мощности можно получить выбрав Источники мощности > Источник постоянной мощности. На изображении ниже представлено окно ввода параметров ветви и ее схематическое изображение на МТП (рис.2.10).

Рис. 2.10. Окно задания параметров ветви типа 101

Со стенок корпуса блока в ОС (окружающую среду) происходит естественная конвекция. Ветвь 26 (естественная конвекция с плоской неразвитой поверхности в окружающую среду) соединяет узлы 10 (ИВЭП, левая стенка) и 19 (ОС). Аналогично с узлами 18 и 19 (ИВЭП, правая стенка). ИВЭП и стенка представлены в виде одно узла ввиду того, что их температуры примерно равны. Для того, чтобы задать параметры данной ветви, нужно выбрать пункт Естественная конвекция > ЕК с плоской неразвитой поверхности в окружающую среду. На рис. 2.11 представлено окно задания параметров ветви 26и ее схематическое изображение на МТП.



Рис. 2.11 Окно задания параметров ветви типа 26

Первые два поля задания параметров ветви задают размер поверхности теплоотдачи - размеры ПУ и составляют 230*194 мм. Следующее поле содержит определяющий размер ПУ, для горизонтальных прямоугольных поверхностей равный наименьшему размеру, для вертикальных поверхностей - высоте. В данном случае определяющий размер равен высоте - 194 мм. Коэффициент ориентации равен для вертикальных поверхностей 1.0, для горизонтальных - для конвекции с верхней стороны 1.3, для конвекции с нижней стороны поверхности 0.7. В данном случае коэффициент ориентации равен 1.

Узел 19 в данной МТП характеризует окружающую среду. У ОС есть собственная характеристика температуры, поэтому на МТП к ней подключён источник температуры равный 60єС. Аналогично с узлом 1. Он характеризует температуру поступающего воздушного потока из системы охлаждения, и соответственно на схеме МТП к нему подключён источник температуры. Меняя температуру, можно моделировать тепловые процессы в блоке при разных температурах ОС и охлаждающего воздуха. Для задания температуры ОС как нужно выбрать пункт Источники температуры > Источник постоянной температуры (ветвь 111). На изображении ниже (рис.2.12) приведено окно ввода параметров источника постоянной температурыи ее схематическое изображение на МТП.

Рис. 2.12Окно ввода параметров ветви типа 111.

Таким образом, были рассмотрены параметры ветвей, входящих в МТП блока БЦВМ-386. Параметры ветвей, соединяющие остальные узлы, задаются аналогично.

2.1.2 Входная и выходная информация при проведении моделирования

Аэродинамическое моделирование

ь Входные параметры:

1. ветвь 306:

ширина канала - 230 мм., высота канала - для боковых каналов - 5 мм., для остальных 10 мм., диаметр отверстий - 3мм., количество отверстий - на крайних каналах - 33шт.,для остальных 66 шт.; температура теплоносителя - 10 м³/час (0,02 м³/с).

2. ветвь 302:

ширина канала - 230 мм., длина канала - 194 мм., высота канала - для боковых каналов 5 мм., для остальных 10 мм.; температура теплоносителя на входе в канал- 10 м³/час (0,02 м³/с).,температура теплоносителя на выходе из канала см. таблицу 3, средняя температура стенок канала - см. таблицу 3.1.

3. ветвь 307:

ширина канала - 230 мм., высота канала - для боковых каналов - 5 мм., для остальных 10 мм., диаметр отверстий - 3мм., количество отверстий - на крайних каналах - 33шт.,для остальных 66 шт.; температура теплоносителя - 10 м³/час (0,02 м³/с).

4. ветвь 351: расход теплоносителя - 0,02 м³/с

ь Выходные параметры: см. раздел 3.

Тепловое моделирование.

ь Входные параметры:

1. ветвь 16:

ширина и длина поверхности - 230*197 мм., степень черноты поверхности и коэффициент облученности - 0,8 отн.ед..

2. ветвь 61:

ширина канала - 230 мм., высота канала - для боковых каналов 5 мм., для остальных 10 мм.; длина моделируемого участка канала в направлении продува - 194 мм., полная длина канала в направлении продува - 194 мм., скорость воздуха в канале - 0,007 для боковых каналов, 0,164 для остальных; давление воздуха - см. табл. 3.2.

3. ветвь 71:

ширина - 230 мм., высота канала - для боковых 5 мм., для остальных 10 мм.; скорость потока воздуха -см. табл. 2.2, коэффициент заполнения воздушного канала - 0.05.

4. ветвь 26:

размер 1 - 230 мм., размер 2 - 194 мм., определяющий размер ПУ - 194 мм., коэффициент ориентации - 1.

5. ветвь 101: для задания мощности тепловыделения см. таблицу 2.1

Таблица 2.1. Мощности тепловыделений ПУ

№ узла тепловой макромодели	Элементы конструкции БЦВМ-386	Мощность тепловыделений
1	Поступающий воздух	10 градусов
2-9	Температура воздуха в n канале	-
10	ИВЭП слева	36 Вт
11	ПУ МОПР-3-3	8 Вт
12	ПУ МОМ-1-3	9,25 Вт
13	ПУ МОМ-1-3	9,25 Вт
14	ПУ МЦП-4-42	14 Вт
15	ПУ МП-52-2	2,5 Вт
16	ПУ МОПС-7-2	22 Вт
17	ПУ МОПС-7-2	22 Вт
18	ИВЭП справа	48 Вт
19	Окружающая среда	60 градусов

6. ветвь 111: температура T111-1 - 10°C, T111-2 - 60°C.

ь Выходные параметры: см. таблицу 3.2 и 3.3

2.1.3 Анализ результатов теплового и аэродинамического моделирования вычислительного блока БЦВМ-386

Как уже было выше сказано, в данном блоке существует два взаимосвязанных физических процесса - тепловой и аэродинамический. И так же известно, что скрасть движения воздуха над нагретой зоной элементов БЦВМ влияет на его температуру, то есть, чем выше скорость, тем лучше теплообмен и ниже температура (показатель прямой связи). Однако от температуры воздуха зависит его плотность и вязкость, что сказывается на плотности его течения (показатель обратной связи). Конкретно в данной конструкции температура воздуха не влияет на скорость его течения ввиду следующего. ПУ расположены вплотную к верхней и нижним стенкам блока. То есть, когда воздух проходит через ПР (перфорационную решетку) в нижней стенке, он сразу попадает в плоский канал, образованный ПУ и выходит наружу через перфорационную решетку на нижней стенке. Таким образом, потоки воздуха, протекающего по соседним каналам, внутри конструкции никак не взаимодействуют. АС (аэродинамическое сопротивление) течению воздуха для каждого участка канала складывается из местных сопротивлений воздуха: при проходе через перфорационную решетку, сопротивление трения в канале между ПУ. Сопротивление воздуха при проходе через ПР связано с его температурой посредством плотности воздуха. А в канале между ПУ сопротивление трения воздуха зависит от плотности, кинематической и динамической вязкости. Ниже, представлена таблица (табл. 2.2) зависимости АС трения в плоском канале в зависимости от температуры воздуха.

Таблица 2.2 АС трения в плоском канале

Температура [°C]	АС при проходе через ПР на входе в канал , (Па*с)/	АС при проходе через ПР в канале , (Па*с)/	АС при проходе через ПР на выходе из канала , (Па*с)/
10	284981	37986	1716820
20	-	30885	1659000
30	-	29135	1603930
40	-	27619	1552990
50	-	26358	1504800
60	-	25357	1459370
70	-	24244	1416690

2.2 Описание структуры подсистемы АСОНИКА-ТМ и ее функционала

2.2.1 Алгоритм моделирования теплового режима печатного узла с применением подсистемы АСОНИКА-ТМ

Чтобы провести моделирование ПУ БП-51 в программе АСОНИКА-ТМ для начала, создадим новый проект с названием ПУ БП-51. В выпадающем окне зададим параметры печатной платы (рис. 2.13) [7].

Рис. 2.13 Окно задания параметров ПУ в программе АСОНИКА-ТМ

Далее зададим параметры слоя печатной платы, которые можно выбрать из имеющейся БД (базы данных). Нужно нажать Свойства > Слой 1. Ниже представлено окно ввода параметров слоя печатной платы (рис. 2.14) [7].



Рис. 2.14 Окно задания слоя ПУ в программе АСОНИКА-ТМ

Следующий этапом моделирования будет установка и задание параметров ЭРИ (электрорадиоизделий). ПУ БП-51-1 состоит из следующих ЭРИ:

Таблица 2.3 Список ЭРЭ на ПУ БП-51-1

Позиционное Обозначение	Типономинал
С1,C2	K10-47а-250В-0.015мкф-+20%-Н30
C3…C14	K52-16М-50В-150мкф-+20%
С15-C16	K52-16М-100В-68мкф-+20%
C17	K10-47а-100В-0.065мкф-+20%-Н30
LL1	Дроссель радиопомех
TV1-TV2	Трансформатор
VD1…VD5	Диод 2д213А

Плата состоит из двух сторон - верхней и нижней и на каждой из сторон можно задать любое количество ЭРИ (рис.2.15).



Рис.2.15 Окно редактирования элементов платы в АСОНИКА-ТМ

Итак, для добавления ЭРИ на плату нужно нажать на пункте Правая/Нижняя сторона >Электрорадиоизделия. В появившемся окне (рис.2.16(а)) выбираем класс требуемого ЭРИ, например конденсаторы (рис.2.16(б)) [7].



(а) (б)Рис. 2.16 Окно добавления ЭРИ на ПУ в программе АСОНИКА-ТМ

Далее из БД выбираем нужный нам тип ЭРИ, в данном случае это конденсатор типа K10-47а-250В-0.015мкф_-⁺20%-Н30. На рисунке ниже представлено окно, где был выбран требуемый нам конденсатор (рис.2.17).

Рис.2.17 Окно с выбранным ЭРИ в программе АСОНИКА-ТМ

Таким образом, если элемент есть в БД, то все его параметры автоматически подгружаются, однако их также можно вручную корректировать, при необходимости. Ниже представлено окно задания параметров ЭРИ (рис.2.18).

Рис.2.18 Окно редактирования параметров ЭРИ в программе АСОНИКА-ТМ

После того как мы добавили все ЭРИ, входящие в состав печатного узла, для проведения теплового расчета, нужно задать граничные условия. Для этого требуется знать мощности тепловыделений каждого ЭРИ и температуры стенок блока. Рассмотрим основные тепловыделяющие элементы: диоды, трансформаторы и катушки индуктивности. Далее разберем как получить мощность вышеперечисленных элементов:

Диоды. Тепловая мощность, выделяемая диодом, рассчитывается по следующей формуле (1):



где: I- значение силы тока, равное 2(А);U - значение падения напряжения, равное 1(В).

Данная мощность посчитана для полного периода (напряжение взято при синусоидальной кривой), однако диод лишь в полупериоде состоит в открытом состоянии (справедливо для диодов VD1 -VD4). Поэтому для диодов VD1 - VD4 рассеивающая мощность составит 1 (Вт), для VD5 -2 (Вт).

Трансформатор. Тепловая мощность, выделяемая трансформатором, рассчитывается по следующей формуле (2):

где:- полная тепловая мощность в трансформаторе;-мощность потерь в проводах;-мощность потерь в сердечниках.

где: - удельное сопротивление материала магнитопровода и равен 1.75E-8 (медь);l - длина магнитопровода и равен 33(м) и 4,14(м) для первичной обмотки TV1 и вторичной обмотки TV2 соответственно;S - площадь поперечного сечения магнитопровода.

Тогда, согласно (3):



учитывая, что

Катушка индуктивности. Тепловая мощность, выделяемая катушкой индуктивности, рассчитывается по следующей формуле (6):

Сведем все вычисленные значения в следующую таблицу (табл.2.4)

Таблица 2.4. Мощности тепловыделений в ЭРЭ

Наименование ЭРЭ	Мощность тепловыделений в ЭРЭ (Вт)
LL1	0,072
TV2, TV1	15,568
VD1-VD4	1
VD5	2

Итак, на основе выше полученных значений добавим граничные условия на каждой из сторон ПУ (рис.2.19). В данном случае это естественная конвекция в окружающую среду с поверхности на соседний конструктивный элемент (КУ). За температуру соседнего (КУ) возьмем температуру соседнего ПУ, за температуру ОС - температуру сверху или снизу платы.



Рис. 2.19 Задание параметров тепловых граничных условий в программе АСОНИКА-ТМ

Ниже на рисунке 2.20(а) и 2.20(б) представлена плата с установленными на ней ЭРИ и указанием граничных условий, вид сверху и снизу соответственно, а также 3D-вид платы (рис. 2.21(а) и 2.21(б)).

Рис.2.20(а) Внешний вид ПУ БП-51-1, вид сверху



Рис.2.20 (б) Внешний вид ПУ БП-51-1, вид снизу

(а) (б)

Рис 2.21 Трехмерный вид ПУ БП-51-1, сверху и снизу

Входная и выходная информация при проведении теплового моделирования ПУ

ь Входные параметры:

Задание входных параметров для теплового моделирования включает в себя:

1. Размер печатной платы - по оси X (ширина)-160,6 мм., по оси Y

(длина) - 63,5 мм., по оси Z - 7 мм. Ориентация платы - горизонтальная. Коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена плата - СФ-1-35= 0,300 Вт/(К*м), толщина - 1,5 мм.

2. Температура воздуха с каждой стороны печатного узла (в данном случае температура соседних КУ и температура ОС) - см. таблицу 3.6.

3. Чертёж ПУ с координатами расположения ЭРИ, креплений и т.д. - см. главу 3, рис.3.5.

4. Значения рассеивающих мощностей каждого ЭРИ, расположенного на ПУ - см. таблицу 2.4.

ь Выходные параметры:

В качестве выходных параметров теплового моделирования в программе АСОНИКА-ТМ мы получили наглядное изображение тепловых полей, а также карту тепловых режимов ЭРЭ (таблица 2.5).

В результате анализа теплового режима ПУ БП-51-1 перегревов элементов не было обнаружено, коэффициенты нагрузки не превышают 0.7 %, поэтому можно считать, что в целом тепловой режим ПУ в пределах нормы.

Таблица 2.5 Карта тепловых режимов ЭРЭ БП-51-1

Обозначение ЭРЭ на схеме	Номер поверхности	Температура ЭРЭ, [°C]	Температура ЭРЭ MAX, [°C]	Коэффициент тепловой нагрузки	Перегрев ЭРЭ, [°C]
С1	1	46.57	100	0.47	-
С2	1	49.17	100	0.49	-
С3	1	47.66	100	0.48	-
С4	1	45.79	100	0.46	-
С5	1	46.20	100	0.46	-
С6	1	46.42	100	0.46	-
С7	1	45.41	100	0.45	-
С8	1	48.79	100	0.49	-
С9	1	46.12	100	0.46	-
С10	1	46.26	100	0.46	-
С11	1	38.37	100	0.38	-
С12	1	35.81	100	0.36	-
С13	1	35.43	100	0.35	-
С14	1	38.09	100	0.38	-
С15	1	54.59	100	0.55	-
С16	1	52.85	100	0.53	-
С17	1	45.21	100	0.45	-
TV1	1	68.34	125	0.55	-
TV2	1	68.47	125	0.55	-
LL1	1	45.61	125	0.36	-
VD1	2	79.34	150	0.53	-
VD2	2	75.19	150	0.50	-
VD3	2	74.46	150	0.50	-
VD4	2	76.08	150	0.51	-
VD5	2	106.43	150	0.71	-

Глава 3. Исследование тепловых и аэродинамических процессов вычислительного блока с применением подсистемы АСОНИКА-ТМ и АСОНИКА-П

3.1 Конструкция вычислительного блока самолета

В данной работе был рассмотрен следующий объект - БЦВМ-386 (БОРТВОВАЯ ЦИФРОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА). Данная машина предназначена для использования в качестве процессора данных и обработки информации в бортовых радиолокаторах фронтовых самолётов. На рисунке ниже представлена информация о данном блоке, а также внешний вид конструкции БЦВМ-386, взятая с сайта ООО «РПКБ» (Раменское приборостроительное конструкторское бюро), где предоставлена информация о всех бортовых компьютерах и графических станциях, произведенных данным предприятием за 2003 год.

Рис. 3.1 Внешний вид и основные характеристики БЦВМ-386

Эскиз конструкции, из которого можно узнать все габаритные параметры, приведен на изображении ниже.



Рис. 3.2 Эскиз конструкции БЦВМ-386

Основные параметры, которые потребуются для моделирования данного вычислительного блока это:

1. длина/ширина/высота блока - 194*230*10(5) мм.;

2. ширина АК (аэродинамических каналов) между ПУ и ИВЭП - 10 мм., крайних - 5 мм.;

3. количество отверстий на входе и выходе блока - 66 шт., на крайнем правом и левом - 33 шт.;

4. диаметр отверстий - 3 мм.

Конструктивно БЦВМ-386 представляет собой блок кассетной конструкции, состоящий из следующих элементов:

1. ИВЭП - источники вторичного электропитания (2 шт.), расположенные на боковых стенках корпуса блока;

2. МОПР-3-3 - модуль параллельного обмена;

3. МОМ-1-3 - модуль мультиплексного обмена (2 шт.);

4. МЦП-4-42 - модуль центрального процессора;

5. МП-52-2 - модуль памяти;

6. МОПС-7-2 - модуль последовательного обмена (2 шт.).

Данные модули (в дальнейшем ПУ) расположены последовательно вертикально, и через каналы, образованные данными ПУ, продувается охлаждающий воздух, который поступает из центральной системы охлаждения. Следующие изображения демонстрируют 3D-модели вычислительного блока БЦВМ-386. На изображении 2.1(а) представлена трехмерная модель вычислительного блока с указанием расположения в нем ПУ и ИВЭП. Модель 2.1(б) показывает, что между данными ПУ и ИВЭП существуют аэродинамические каналы, которые подробно будут рассмотрены при аэродинамическом моделировании.

(а) (б)

Рис. 3.3 3Dмодель вычислительного блока самолета БЦВМ-386

На боковых стенках блока, как уже было сказано, расположены ИВЭП. Эти ИВЭП в свою очередь состоят из 8 ИВЭП, 4 из которых расположены на правой стенке и 4 на левой (БП-51-1 и БП-71-1, по 2 штуки на каждой стенке). На следующих изображениях (рис. 3.4(а) и 3.4(б)) представлен схематический чертеж данных ИВЭП как на левой, так и на правой стенке.

Рис.3.4(а) Левая стенка блока БЦВМ-386 с указанием расположения БП-51-1 и БП-71-1

Рис.3.4(б) Правая блока БЦВМ-386 с указанием расположения БП-51-1 и БП-71-1

В данной работе также было проведено тепловое моделирование печатного узла БП-51, который входит в состав как правой ИВЭП, так и левой ИВЭП. На следующем изображении (рис.3.5) представлен чертёж конструкции ПУ БП-51.

Рис.3.5 Конструкция БП-51

На следующем изображении представлен эскиз данного ПУ (рис.3.6(а), 3.6(б), 3.6(в)) вид спереди, сверху и снизу соответственно.

Рис. 3.6(а) Вид ПУ БП-51-1 спереди



Рис. 3.6(б) Вид ПУ БП-51-1 сверху

Рис. 3.6(в) Вид ПУ БП-51-1 снизу

3.2 Взаимосвязь моделей тепловых и аэродинамических процессов в блоке

Прежде всего, исследуемая конструкция анализируется с точки зрения электрических процессов. Как известно, блок БЦВМ состоит из нескольких функциональных узлов, а значит, проводится расчет электрического режима каждого функционального узла, для которого берутся уже известные (по тепловому расчету) температуры на ЭРЭ (электрорадиоэлементы). В результате расчета получаются карты рабочих режимов ЭРЭ, где приводятся выделяемые мощности.

Далее, проводится исследование конструкции с точки зрения тепловых процессов. Существует несколько видов конструкций:

1. одноэтажный и многоэтажный шкаф;

2. одноэтажная и многоэтажная стойка;

3. печатный узел в составе блока;

4. блок (модуль).

В случае, когда конструкция многоэтажный блок или многоэтажная стойка, то она разделяется на условные фрагменты - этажи и основания. Для каждого этажа строится отдельная МТП. Далее формируется общая МТП, состоящая из фрагментов МТП блока, МТП функциональной ячейки или ПУ.

Расчет аэродинамической модели представляет собой выявление аэродинамических каналов. В БД (база данных) существуют фрагменты, которые описывают все процессы, происходящие в аэродинамическом канале. Так, например, аэродинамическое сопротивление в канале задается температурой на входе и выходе из канала, а также температурой стенок канала.

Модели связаны между собой параметрами ветвей - скорость теплоносителя, температура теплоносителя и температура стенок канала. Скорость теплоносителя рассчитывается при моделировании аэродинамических процессов и передается в тепловую модель. Первоначальные значения температур берутся из расчётов теп...