Н.Э. Самойленко1, Н.В. Ципина2, Э.Э. Каграманов3, Д.Р. Воронин4, К.Д. Ципина5

1-5 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Оптимальное проектирование конструкций радиоэлектронных средств (РЭС) невозможно без разработки новых комплексных методик моделирования тепловых процессов в их конструкциях и верификации по результатам натурного эксперимента, а также создания методик обоснованного применения имеющихся и создания новых математических алгоритмов оптимизационных процедур. При проектировании современных РЭС важно обеспечить температурный режим для функционирования силовых элементов аппаратуры, в нашем случае рассмотрим электронный модуль. Для обеспечения нормального теплового режима применяют системы охлаждения, чаще всего используют теплоотводы (радиатор), однако в некоторых случаях возможность его установки отсутствует. Для решения данной проблемы предлагается разработать систему жидкостного и воздушного охлаждения электронного модуля с применением расширенного набора элементов охладительных систем, включая погружную систему охлаждения.

Цель. Представить комплексную методику моделирования и оптимального проектирования системы жидкостного охлаждения электронного модуля, достоверность которой можно подтвердить результатами аналитических расчетов и данными эксперимента.

Результаты. Разработана 3D-модель электронного модуля, на основе которой реализованы процедуры многовариантного анализа электронного модуля с помощью современных средств автоматизированного проектирования. Выполнены следующие процедуры оптимизации теплового режима: моделирование и оптимизация охлаждающей жидкости; оптимизации топологии электронного модуля; оптимизация по материалу корпуса и типу охлаждающей жидкости. На основе представленных результатов моделирования установлено влияние конкретного параметра на распределение тепловых потоков. Подробно описаны сложности, возникшие в ходе оптимизации конструкции в среде моделирования, и даны способы их решения.

Практическая значимость. Предложенная методика численного моделирования системы жидкостного охлаждения электронного модуля, подтвержденная результатами проведенного моделирования может быть использована для создания методик обоснованного применения существующих математических алгоритмов оптимизационных процедур, а также для разработки новых математических алгоритмов

Самойленко Н.Э., Ципина Н.В., Каграманов Э.Э., Воронин Д.Р., Ципина К.Д. Моделирование и оптимальное проектирование системы жидкостного охлаждения электронного модуля // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 8. С. 105-109. DOI: https://doi.org/10.18127/ j00338486-202308-17

1. Макаров О.Ю., Турецкий А.В., Ципина Н.В., Шуваев В.А. Комплексное моделирование и оптимизация характеристик в процессе конструкторского проектирования РЭС // Вестник ВГТУ. 2015. Т. 11. № 6. С. 100-104.
2. Макаров О.Ю., Турецкий А.В., Ципина Н.В., Шуваев В.А. Комплексный подход при моделировании и оптимизации характеристик РЭС в процессе проектирования // Радиотехника. 2016. № 6. С. 50-54.
3. Муратов А.В., Ципина Н.В. Способы обеспечения тепловых режимов РЭС: Учеб. пособие. Воронеж: ВГТУ. 2007. С. 61-63.
4. Пищулин Д.А., Каграманов Э.Э., Аурилас П.Р., Ципина Н.В. Стенд для научно-исследовательских и учебно-лабораторных работ в условиях иммерсионного охлаждения РЭС // Сб. науч. трудов «Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем». Воронеж: ВГТУ. 2022. С. 23-26. EDN RAYIVW.
5. Самойленко Н.Э., Ципина Н.В., Чепрасов И.В., Барагузин А.Ю., Потапов С.С. Оптимизация конструкций системы охлаждения электронного модуля с помощью системы автоматизированного проектирования SolidWorks // Межвуз. сб. науч. трудов «Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем». Воронеж. 2018. С. 130-138.
6. Самойленко Н.Э., Потапов С.С., Чепрасов И.В., Барагузин А.Ю. Оптимизация конструкции системы охлаждения электронного модуля с помощью применения системы автоматизированного проектированияSolidWorks // Sciences of Europe. 2017. Т. 1. № 16. С. 93-101.