机载电子系统散热仿真分析与优化设计

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1、Ｉ学校代码：１０８５６巾阁分类号：ＴＫ１２４＿＿量■＿－■Ｉ学号：Ｍ０１０１１３１１５－Ｖｆｌ￣．ＪＨＨＢＳＢｆｌＢｍＢＳ８ＳＳ＾｜ｐ＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾｜ｊ＾ＱＳ＾３３ＢＢ８Ｓｐ３ＳＳ３ＣｉＳＳ！＾＆Ｓ９＾＾＾ＩＨ＾Ｂｆｃ＾ｚ＾＾Ｉ硕ｉ学位论文ＩＬ机械制造及其自动化专业？作者姓名Ｉ？鮮獅＿＿Ｉ完成日期２０１５年１２月ＩＩＩ１０８５６中图分类号：：ＴＫ１２４学校代码学号；Ｍ０１０１１３１１５？上海工程技术大学硕±学位论文机载电子系统散热仿真分析与优化设计作者姓

2、名：李冰川指导教师：陳帅朗志勇专业；机械制造及其自动化学院；化械工程学院申请学位：工学硕：ｔ完成时间；２０１５年１２月评阅人：￣答辩委员会主席：Ｉ上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进斤研究工作。所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，均已在文中。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名‘：ｊ日期：心Ｇ年）月Ｔｓ

3、｜上海工程技术大学学位论文版权使用授权书论文全、的，保了解学校保使用学位论文规定同意学校留并本学位作者完有关留送交论文和子版。，论文被查阅和借阅本人授向国家有关部口或机构的复印件电化许权上，海工程技术大可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索学汇。、可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和编本学位论文。□，用本授权书保密在＿＿年解密后适本学位论文属于不保密＾１＾＂＂Ｖ）（请在Ｗ上方框内打‘＇签名：学位论文者签师名指导教作Ｉ。：２１抑每日：ｒ日日期亏月日年月期｝UniversityCode：10856St

4、udentID:M010113115THEAIRBORNEELECTRONICSYSTEMHEATSIMULATIONANALYSISANDOPTIMIZATIONDESIGNCandidate:LiBingchuanSupervisor:ChenShuaiHuZhiyongMajor:MechanicalManufacturing&AutomationCollegeofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2015机载电子系统散热

5、仿真分析与优化设计摘要电子技术的发展日新月异，电子设备的功能正变得越来越强大。随着芯片集成度增加，体积变小，其热流密度也越来越大。当电子系统所处的工作环境的温度每增加10℃，设备的失效率也将增加一个数量级，系统运行的稳定性和寿命与散热效率直接相关。因此，良好的电子设备散热结构成为提高设备可靠性的关键。本论文研究的对象为机载密闭电子设备，机箱内部完全密封，内部的温度主要靠热传导传至机箱侧壁，再通过散热器将热量散发到周围的环境中。在传热学和气体动力学的基础上对机箱的散热结构进行设计和优化，提高系统的散热性能。本论文主要的研究内容包括以下几个方面：(1)基于FLOTHE

6、RM热仿真软件建立机箱系统结构的虚拟模型，并对模型的仿真结果进行分析，最后通过高低温湿热试验箱对电子设备的工作性能进行测试验证。(2)通过对机箱的散热器进行理论计算和分析，确定目标函数和需要优化的参数。基于复合形优化算法的基本原理，对散热器的肋片数量和肋片高度进行优化，优化后机箱的峰值温度比初始设计的峰值温度降低了7.6%。通过试验对优化结果进行验证，实验数据证明了优化设计的有效性和可行性。(3)通过对电子设备的仿真结果进行分析，得知电源模块和计算处理模块产生的热量对整个系统的影响最大。基于实验设计原理(DOE)对这两个模块的PCB上的元器件位置进行优化，从而得出

7、芯片的布局规律，该研究将为设计师在进行元件布局设计时提供参考。(4)对于系统温度比较集中的区域进行结构改进，对机箱的上下盖板进行风道结构设计。首先，利用FLOTHERM软件的CommandCenter模块对风道的长度和风道数量进行优化。然后，对风道突然扩张的管道部分进行了结构改进，经过理论分析和计算，得到改进前的局部能量损失比改进后的大。最后，通过对改进前后的风道结构内的气流压力和气流速度进行仿真分析，验证了计算结果的正确性，并且得到了风道内的气流速度和气流压力的变化曲线。优化后的结构有利于冷却气体的流动，这将提I高机箱的散热效率。本论文所研究的内容具有一定的实用

8、性，可以为