机载电子设备机箱温度场和仿真技术研究

《机载电子设备机箱温度场和仿真技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机载电子设备机箱温度场和仿真技术研究　　【摘要】随着经济的发展和科学技术的进步，电子设备在现代生活中的应用越来越广泛，已经逐渐渗透到民用和军事领域，其作用也在逐渐扩大，电子设备的可靠性和安全性受到人们的重视和关注。电子设备失效的主要原因是受到环境因素的影响，而温度则是其中最常见的主要原因之一。根据相关数据显示，电子设备故障有近乎一半以上是由于温度过高造成的。本文针对机载电子设备机箱的温度场及仿真技术进行了细致分析，为电子设备的热仿真设计提供参考依据。【关键词】机载电子设备；机箱温度场；仿真技术前言随着科学技术的不断进步，电子设备的发展也在不断加快，其特

2、点主要表现在：微电子元件的集成程度和封装密度不断提高，电路板热流密度提高；电子设备的外形和尺寸不断缩小，热量集中，散热性能较差；电子设备应用范围不断扩大，其使用环境更加复杂，对于军事和航空航天领域而言，工作环境温差变化极大。这些发展趋势直接表明，温度问题已经成为影响电子设备可靠性和安全性的重大问题。设计人员在对电子设备进行设计时，必须充分考虑温度对于电子设备的影响，确保电子设备的正常安全使用。61电子设备热仿真分析电子设备的热仿真分析是运用仿真技术对电子设备系统运行和工作时的热状况进行相对真实地模拟和分析，从而确定产品的温度分布情况，制定科学合理的散热

3、方法，从而消除电子设备中的热量集中点，减轻温度对于电子设备可靠性的影响，使得系统中的各个元件得以正常工作。在设计阶段对电子设备进行热仿真分析，可以有效减少电子设备的设计、生产费用，提高产品的质量和使用寿命，改善电子设备的性能，缩短研制周期。对我国目前电子设备的发展现状而言，在热分析和热仿真方面的起步相对较晚，发展速度缓慢，主要依靠借鉴外国的先进经验，没有形成系统而全面的项目，其准确性没有保证。经过不断地努力和发展创新，现在，我国对于电子设备的热分析技术得到了进一步的发展，对于数据信息的处理和计算速度大大提高，计算的精准度也更加贴近实际，新的技术和分析方

4、法不断得到应用，使得分析过程更加便捷。同时，在产品设计的初期阶段就关注电子设备的热效应问题，展开热分析，可以较早地发现产品中热问题，并及时进行改正，从而大大缩短研制周期，节约研制经费。2机载电子设备机箱的热仿真分析2.1电源热仿真分析6对于记载电子设备来说，电源模块的功耗一般都会较大，造成耗散热量比较集中，对于电源模块的散热十分不利。随着电源模块热功耗的不断提升，普通的自然散热和强迫风冷已经无法满足设备的散热要求。液体冷却技术以其优良的冷却性能得到了机载电子设备的青睐，在电子行业迅速得到普及。液体冷却系统运用水或者乙二醇作为冷却剂，水的比热容较大，冷却

5、效果相对较好，但是一旦产生泄露，会严重威胁电子设备的安全，需要谨慎考虑，选择适当的冷却剂。这里选择液冷电源模块进行分析。液冷电源模块的机构主要包括：框架、带流道的下盖板、上盖板、定位销、液冷接头，联结螺钉等。其结构相对简单，零件数量较少，便于分析和简化。依据仿真技术，建立相应而对模型进行分析，为了较少计算量和数据量，对模型进行适当简化，主要分析模型中的冷却剂在流道内流动带走的热量和空气与电源模块的自然对流换热。空气与电源的自然对流换热是指与空气接触的电源表面受热膨胀，并在重力的作用下，与周围空气产生对流，使得热量得以散发，这需要两者之间存在较大的温差。

6、自然对流的导热洗漱一半是5W/m*K左右。流道的设计布局和冷却剂流速对冷却剂的冷却效果非常重要，需要进行仔细的设计和计算。液冷的导热系数一半是1005W/m*K左右。6经过分析我们可以得出结论：液冷电源模块工作时产生的热量主要通过冷却剂进行散发，通过自然对流散发的热量极小，在进行分析时可以忽略。因此，在对机载电子设备进行设计时，对于散热系统的设计只需要考虑冷却系统的冷却效果即可。2.2机箱热仿真分析机载电子设备对于环境适应性的要求很高，需要满足高温、湿热、盐雾、霉菌等的防护要求，而且邀请具有抗电磁干扰的能力，出于集成的需要，一般会对机载机箱采取密封式结

7、构，加强对于电子设备内部元件的保护。但是密封式结构的散热是一个重要问题。这里选择冷却效果较好的液冷机箱进行分析和探讨。机载机箱的密封性导致其散热比较复杂，其内部的导热锁紧机构比较复杂，主要依靠机箱箱体与环境的自然对流以及冷板内冷却剂的流动来散热，其热量的散发方式主要依靠传导和对流，辐射传热可以忽略不计。对于液冷机箱而言，由于机箱自身的密闭性，机箱与空气的自然对流散热也可以忽略，因此，其系统运行产生的热量主要依靠冷板中的冷却剂来传导。一般情况下，机载机箱采用的是插入式结构，主要有左右冷板、前后面板及上下盖板组成，其插入式模块包括印制电路板和模块两种形式，

8、通过楔形锁紧条固定在箱壁的导轨上。3总结与展望6由于机载电子设备逐渐向着小型化和集成化的方向发