军用机箱的先容

军用机箱的先容

军用加固谋略机的热计划与仿真说明

  运用良好的散热手段解决散热问题成为当前电子设备热设计领域的研究热点之一。 电子设备与器件的散热方式主要有液 冷式冷却板,空气冷却散热器以及直接液冷却等多种方式,针对 电子器件的高效冷却, 国外专家还提出了微热管冷却以及微通 道冷却方法,达到最佳散热效果 [1-3] 靠的热设计可以有效地控制电子设备内部元器件的温度,保证 它们在规定的热环境下,能够长时间可靠地工作。 热仿真技术已 经成为电子设备研制中不可或缺的关键技术, 该技术可以帮助 设计者验证、优化热设计方案,满足产品快速开发的需要,减少 产品验证热测试的工作量 [4-5] 机箱热设计分析为了保证计算机能够在恶劣环境中稳定、可靠地工作,就需 要对机箱采取加固型全封闭结构。 密封加固机箱会给计算机内 部电源和模块的散热带来一定的困难,针对这种情况,机箱框架 采用铝合金真空钎焊的方法, 这样可以减少搭接过程的接触热 阻,提高导热和对外传递效果。 材料选用防锈铝板,是因为防锈 铝板密度小、耐腐蚀、导热系数高、导电性好,能够提高机箱的自 然散热能力。 机箱的热量主要来自模块内部的元器件,元器件热量如何顺 利散热到空气中是设计的关键。 如图 所示,元器件热量由发热器件传递到导热胶垫,通过盖板将热量传递到模块边缘,再通过 锁紧装置传导到机箱侧壁,最终利用空气的自然对流,将机箱表 面的热量带走。 由图可以看出,模块冷板与锁紧装置处接触面积 小,不利于冷板散热。 为了提高散热效果,需要改进锁紧装置的安 装位置,增大传导面积,改进前后的结构示意图如图2 所示。 模块改进结构示意图该型号加固计算机内共装有三个模块,其功耗分别为 Q1= 20W,Q2=12W,Q3=12W, 则机箱总功耗:Q=Q1+Q2+Q3= 44W。 机箱表面热流密度:φ=Q/ A=0.017W/ cm 机箱的环境温度为55,器件温升应控制在 15~30范 围内,在自然散热条件下,电子设备内部温升不超过 15~30 可得,空气自然对流散热的热流密度值一般 0.02~ 0.038W/ cm 由结果可知,机箱表面的热流密度小于空气自然对流散热的热流密度值,采用自然散热完全可以满足散热要求。 仿线 收敛判断 为了判断仿真计算结果的收敛性, 监控了主板上主要器件 可以看出,主要器件的温度最终趋于稳定,军用加固计算机的热设计与仿真分析 (江苏自动化研究所,江苏连云港 222006) (连云港杰瑞模具技术有限公司,江苏连云港222006) Thermal Design SimulationAnalysis MilitaryComputer 介绍了军用加固计算机的热设计方法,对机箱热稳态下散热表面的热流密度进行了分析计算。采用热分析软件 Icepak 对加固计算机进行仿真分析,得出该设计满足系统热控制要求。 最后将仿真结果与实验测量数据进行了对比,验证了数值 模拟方法的正确性,显示了 Icepak 软件在电子产品热设计中应用的优越性和可靠性。 关键词:军用加固计算机,热设计,仿真分析 Abstract This paper introduces thermaldesign methods militarycomputer牞and heatflux density thermalrunaway sur face thermalstability state calculated.Simulationanalysis thermalanalysis software Icepak牞 which can meet thermalcontrol requirement.Comparing simulationresults experimentdata牞the validity simulation validated牞whichdisplays electronicalproduction. Keywords牶military computer牞thermal design牞simulation analysis 37 军用加固计算机的热设计与仿真分析 说明计算结果达到收敛。 关键器件温升监控2.2 不同导热材料的仿真分析 印制板上某些器件发热量较大时, 在印制板发热器件对应 位置加工传热凸台, 传热凸台是进行散热最简单且最直接的一 种方式。 在凸台与发热器件间粘贴导热胶垫,从而减小凸台与发 热器件之间的热阻。 本文通过选用 A1 B1型两种导热胶垫, 分别分析两种导热胶垫对散热效果的影响。 当模块盖板器件对应凸台上分别采用 A1、B1 型导热胶垫 时,机箱内部温度分布云图如图 所示,对比两幅图可以看出,采用 B1 型导热胶垫的机箱整体散热效果比采用 A1 果好,两种情况下器件最高温度之差达11左右,从图 明显看出,器件热量通过盖板最终传递到机箱上下表面,然后通过自 然对流散热到空气中。 机箱的环境温度为 55时,器件温升不 超过 30,即器件最高温升不超过 85,由于 A1 型导热胶垫 价格比 B1 型便宜的多,A1 型导热胶垫本身带胶, 不容易脱落, B1型导热胶垫粘性不好,而模块需要经常拆卸,综合考虑, 最终选用 A1 型导热胶垫。 下面计算分析采用 A1 型导热胶垫 时,该军用加固计算机的仿线型导热胶垫机箱温度分布云图 B1型导热胶垫机箱温度分布云图 2.3 A1 型导热胶垫的仿真结果 军用计算机内部模块 所示,从图中可 以看出,模块 的最高温度为84.8,模块上元器件允许的最 高温度为 90,因此可以满足高温环境要求。 温度分布云图,从图中可以看出, 该模块内器件最高温度约 70,器件热量经过导热胶垫传递到盖板,然后经机箱上下槽板 散热到空气中。 为隔板表面的温度分布云图,从图中可以看出,该隔板表面最高温度为 66.4,发热器件热量经盖板传导到隔板表面, 增大了传导散热面积,提高传导效率。 试验验证按照上述热设计方案,在加固计算机完成装配、调试后,在 38《工业控制计算机》2014 (上接第38 环境温度为条件下,顺利通过了高低温环境试验。采用 Degree Control 公司热测试系统和接触式热电偶传感器,分别在加固机 主板内部的三处关键位置设置测试点, 实际测量结果与仿真结 果对比情况如表 可知,军用加固计算机关键器件的仿真结果与测量结果的误差在10%之内,满足工程设计要求。 经过用户多次使用证 明,设备实际散热能力与仿真分析结果相符,满足设计要求。 参考文献 [1]Hopkins R牞Faghri Flatminiature heat pipe microcap illary grooves犤J犦. Journal HeatTransfer牞 1999牞121牗1牘牶102- 109 [2]陈文虎,俞勤芳.电子设备冷却用空芯冷板的性能研究[J].南京航空 航天大学学报,1995,27(3):351-356 [3]Wang heattransfer charac ter asymmetricalflat heat pipe 犤J犦.International Journal HeatMass Transfer牞1992牞35牗9牘牶2087-2099 [4]基于 ANSYS Icepak 的密闭机箱散热仿真分析[J].光电技术应用, 2012,27(6):75-79 [5]某高热密度密闭机箱设计[J].电子机械工程,2013,29(3):5-7 [收稿日期:2014.6.8] 中可以看出每一个尺码分配的数量均未超过冗余量10的限制,为了和人工分配进行比较,还需要计算出布料的利用率: 利用率= 实际使用的段长 布料总段长 经计算得利用率:η=83.87% 订单分配前后数量对比表同上计算可得利用率为:η′=82.70% 经比较可看出裁剪分配优化系统分配的结果要明显优于人 工分配的结果(η=83.87%>η′=82.70%)。 虽然在原料利用率上提高了看似微不足道的。 然而这对于 年出口额达几十亿规模的大型针织企业来说却是意义非凡。 结束语经过实际算例的数值模拟分析, 可以看到和人工分配订单 相比, 本文研究的裁剪优化分配系统确实能够在更大范围内寻 得最优解,并且原料平均节省达到 1.0%以上。 参考文献 [1]Yudong牞Zhang牞Lenan Wu.A Robust Hybrid Restarted Simulat ed Annealing Particle Swarm Optimization Technique 犤J犦.Ad vances ComputerScience itsApplications牞2012牞1牗1牘牶 5-8 Y-开变压器相序调整的蚁群优化方法的研究[J].中山大学学报,2007,45(2):33-37 [收稿日期:2014.8.25]