卫星单机的热分析仿真与测温研究

论文摘要

目前卫星型号的研制中,对单机内部的热分析手段比较缺乏,往往要等到单机生产出来后的调试及各项试验中,才发现热设计方面存在的缺陷,此时再更改设计,需浪费大量的经费和时间;另一方面由于没有进行单机热分析计算,不能发现大功率元器件因高温引起的潜在不可靠因素。通常运用有限元热分析方法进行热分析计算都是针对真空环境下进行的,对存在对流环境下的热分析很少进行,而单机研制过程中的各项试验工作都是在大气环境下进行的,因而有必要进行单机级大气环境下的热仿真计算。本文选取在研卫星型号中典型单机,运用TMG热分析软件进行大气环境下的热仿真计算,将计算结果与热电偶测试或红外热像仪测试结果进行比对分析,据此修正计算模型,并在此基础上仿真分析了元器件在真空环境下的温度场分布。本文通过运用TMG热分析软件对固态存储器和TR组件进行计算仿真,积累了一定的单机热分析经验,并对影响仿真精度的因素进行了分析,加深了对单机热分析方法的认识,为单机在大气环境下的热分析计算、高温元器件的热控研究奠定了基础。本文还进行了红外测温技术方面的研究。分析了影响红外热像仪测温精度的因素,归纳出红外测温结果与器件材料表面发射率的修正关系。通过对固态存储器和TR组件的红外热像测试,总结出一些测试规律,可为后续单机研制测试提供借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 研究对象相关概念
• 1.2.2 单机热分析
• 1.2.2.1 热分析计算软件
• 1.2.2.2 热分析计算方法
• 1.2.3 测温技术
• 1.2.3.1 接触式测温
• 1.2.3.2 非接触式测温
• 1.2.4 元器件散热路径分析
• 1.2.5 元器件散热设计
• 1.2.5.1 单机内部的散热
• 1.2.5.2 单机机壳的散热
• 1.3 本文的研究内容和研究方法
• 第二章 典型单机热分析建模与仿真
• 2.1 单机热分析数学模型
• 2.1.1 热传导模型及求解
• 2.1.2 热辐射模型及求解
• 2.2 计算软件简介
• 2.3 固态存储器热分析计算
• 2.3.1 固态存储器构型
• 2.3.2 固态存储器热模型的建立与简化
• 2.3.3 固态存储器热分析计算结果
• 2.4 TR 组件热分析计算
• 2.4.1 TR 组件构型及传热特性分析
• 2.4.2 TR 组件热模型的建立与简化
• 2.4.3 TR 组件热分析计算结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 典型单机温度场测量研究
• 3.1 红外热像仪性能测试
• 3.2 固态存储器测温和与仿真结果比对
• 3.2.1 固态存储器测温
• 3.2.2 固态存储器测试结果与计算结果比对
• 3.3 TR 组件测温
• 3.3.1 红外热像仪测试
• 3.3.2 TR 组件测试结果与计算结果比对
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 研究工作总结
• 4.2 本研究的成果及未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录