多功能集成结构模块的热设计研究

论文摘要

随着电子技术使用范围的推广,设备的功能、体积、重量、可靠性以及对各种环境的适应性等被纳入结构设计的范畴。为满足新一代航空电子系统综合化、模块化、小型化、高可靠性、高可维修性的技术要求,国内开始了多功能集成结构模块的设计和研制工作。多功能集成结构模块的设计涉及到电子设备的热设计,抗振,电磁兼容,电路设计等关键问题,是多学科交叉的研究课题。本文主要从散热设计来对多功能集成结构模块结构进行设计,以传导散热和强迫液体冷却作为主要散热控制方法,设计模块所需的冷板。文中介绍了国外现有的现场可更换模块的标准,通过对比分析,决定选用VITA48标准作为设计时的主要参考。通过综合已有的技术和研究成果,完成了模块结构和部件的设计。在热阻模型的建立这一章中,分析部件和模块的散热.采用热阻网络法建立了各关键器件和模块的简化热阻模型,探讨了影响散热性能的主要热阻参数,为仿真环节模型的设置提供必要的依据。在模块热数值仿真研究这一章中,介绍了热仿真的一般过程。通过分析确定了冷板翅片的高宽比,并对冷板的参数进行了优化。本文还介绍了热测试试验的基本方法.采用接触式测量方法对楔形锁紧装置的热阻值进行了测试,通过试验测试和仿真研究得到了楔形锁紧装置的等效热模型,为系统的模块级建模和系统级建模提供了必要的数据。同时对冷板的散热性能进行了测试,得到了冷板的平均换热系数和压力损失。本文的模块设计方法、热阻模型分析方法、热仿真分析方法、热测试方法可用于对军民用电子设备的热设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 国内外航空电子多功能模块的发展状况
• 1.3 多功能集成结构模块的发展趋势
• 1.4 论文研究内容
• 1.5 论文结构
• 第二章 多功能结构模块热设计与相关理论
• 2.1 电子设备热设计的理论基础
• 2.1.1 传热理论
• 2.1.2 航空电子设备热控制基本原则
• 2.1.3 热控制技术
• 2.2 表征模块散热性能的主要参数
• 2.3 本章小结
• 第三章 模块结构设计
• 3.1 航空电子设备LRM 模块标准
• 3.1.1 美国SEM-E 模块
• 3.1.2 欧洲ASAAC 模块
• 3.1.3 VITA48 模块
• 3.2 模块结构设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 热阻模型的建立
• 4.1 热阻模型基本概念
• 4.2 楔形锁紧装置热阻模型
• 4.3 芯片热阻模型
• 4.3.1 两热阻模型
• 4.3.2 DEL PHI 简化模型
• 4.4 模块主要散热路径上的热阻模型
• 4.5 本章小结
• 第五章 冷板的热数值仿真研究
• 5.1 基于有限体积法的数值仿真软件在热分析中的应用
• 5.2 以液冷方式散热为主的冷板数值仿真
• 5.2.1 实体模型的建立
• 5.2.2 使用UG、PRO/E 进行建模
• 5.2.3 边界条件
• 5.2.4 计算过程
• 5.2.5 计算结果与分析
• 5.2.5.1 流动特性
• 5.2.5.2 压力损失情况
• 5.2.5.3 换热特性分析
• 5.3 优化分析
• 5.3.1 使用理论分析解对肋参数进行优化
• 5.3.2 单个矩形通道各参数的实验关联式分析优化
• 5.3.2.1 问题简化及假设
• 5.3.2.2 层流情况
• 5.3.2.3 湍流情况
• 5.3.3 分析结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 模块器件热测试试验研究
• 6.1 热测试方法
• 6.2 楔形锁紧装置的热阻测试
• 6.2.1 试验系统热阻模型与分析
• 6.2.2 试验过程
• 6.2.3 试验结论
• 6.3 冷板的散热性能测试
• 6.3.1 实验系统组成
• 6.3.2 试验过程
• 6.3.3 试验结论
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论和分析
• 7.2 建议和展望
• 致谢
• 参考文献
• 读硕期间取得的研究成果