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Tecnobit找到一种航空电子封装设备的冷却方式
作者:明导电子科技有限公司
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要求

Tecnobit 是位于西班牙马德里工业和防御电子的公司,它设计了一款特殊的外壳,用以将航空座舱控制系统装在一个最大尺寸为10cm 的外壳内。图示为这个外壳。这个系统是完全密封的,没有任何通风槽。所以系统的热量必须通过外表面的导热,辐射和自然对流散去。

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使用FloTHERM 完成了Technobit 这款紧凑,全封闭电子封装设备的热设计,
避免了制作物理样机

不幸的是,这个设计理念与航空电子设备高热损耗和高散热量的趋势相冲突。尽量减少设备的重量和优化空间也是设计的目标,但有效的冷却方式是设备可靠运行所必须的。热管理可能是一个良好设计的瓶颈。采用风扇是一种比较好的散热方式,但系统设计师一般避免使用风扇,以减小潜在的失效风险。总而言之,热管理是设备最初设计阶段最大的挑战。

Tecnobit 的初步设计并没有满足设计要求。公司的工程师尝试改进外壳内部的结构去增加元件到外壳之间的导热路径。同时,Tecnobit 设计团队在外壳的外表上增加了一些翅片,从而强化了外壳与周围流体之间的换热。喷砂处理和静电喷涂进一步增加了外壳与周围环境的对流和辐射换热能力。

解决方法

Tecnobit 工程师使用3D 热仿真软件FloTHERM 完成设备稳态和瞬态的热流仿真,并且模拟了各种强化换热措施应用后的热性能(图)。仿真分析取代了Tecnobit 传统的设计方法,以往的做法需要对每一种改进方案进行制样和测试。

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Tecnobit 产品的自然对流切面云图,显示了相应的温度和速度值

结果

在没有建立物理模型的情况下,所有的航空设备外壳方案得到评估。仿真结果可以让Tecnobit 工程师快速优化设备热设计,同时监控设计改变对设备热特性的影响。他们发现FloTHERM 描述电子元件的方法特别有用,因为它既可以让工程师使用元件说明书中简单的热参数,也可以对重要的元件使用3D 详细模型。

与最初的方案相比,最终Tecnobit 的团队将元件的温度降低了40oC。今天,FloTHERM 已经成为Tecnobit标准的热设计工具,并且Tecnobit 的热设计工程师认可FloTHERM 的强大热仿真功能和易用性。

结论

功能强大和易用的CFD 仿真软件已经被嵌入至MCAD 中,为当今的航空产品提供快速,有效的设计工具。

如果说不是大多数,至少也有很多飞机零件可以从流动分析中获益,例如航空燃料,超音速流动或热交换器换热。借助于一些Mentor Graphics 的FloEFD,FloTHERM 等易用和可承受价格的软件,航空业工程师可以在产品研发的早期做出正确的产品设计决策。当需要考虑产品成本和研发时间时,使用这些流体动力学仿真工具可以获得最好的解决方案。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (1/7/2011)
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