Н.В. Ципина1, Н.Э. Самойленко2, Н.В. Новицкий3, М.Р. Порядин4, К.Д. Ципина5

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

1tcnv@mail.ru; 2 ju.i@mail.ru; 3 nikita45ry56@gmail.com; 4 maxisam03@mail.ru; 5 ksutsipina@mail.ru

Постановка проблемы. При проектировании современных теплоотводов все более востребованными становятся пористые структуры на основе трижды периодических минимальных поверхностей (TPMS), поскольку они обеспечивают развитую площадь теплообмена и позволяют варьировать геометрию в широких пределах. Однако для их использования требуются трехмерная модель, выбор параметров ячейки и толщины стенки, задание ограничений по внешней форме, подготовка сетки к экспорту и оценка основных теплообменных характеристик. Все это усложняет ранний этап проектирования и увеличивает время подбора конструкции.

Цель. Представить методику инженерного анализа теплоотводов на основе TPMS, реализованную в виде программного комплекса, который объединяет построение трехмерной модели и приближенную оценку ее теплообменных свойств.

Результаты. Разработан программный комплекс, позволяющий формировать структуры типов Gyroid и Diamond на воксельной сетке, ограничивать их внешней формой, добавлять оболочку, строить полигональную поверхность, исправлять сеточные дефекты и вычислять основные геометрические и теплотехнические характеристики.

Практическая значимость. Разработанный программный комплекс позволяет упростить и ускорить начальный этап проектирования теплоотводов на основе TPMS-структур, выполнить сравнительный анализ вариантов геометрии и получить данные, пригодные для дальнейшего моделирования и экспорта в форматы STL и OBJ.

Ципина Н.В., Самойленко Н.Э., Новицкий Н.В., Порядин М.Р., Ципина К.Д. Методика инженерного анализа теплоотводов на основе трижды периодической минимальной поверхности // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 7. С. 45-50. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202607-08

1. Болычев Я.А., Самойленко Н.Э., Ципина Н.В., Турецкий И.А. Методика моделирования радиаторов жидкостных систем охлаждения радиоэлектронных средств // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 8. С. 78-82. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202308-12.
2. Ципина Н.В., Сурмин Н.Ф. Моделирование теплового режима кристалла при неизменных габаритах радиатора // Труды Междунар. симпозиума «Надежность и качество». 2021. Т. 1. С. 162-165.
3. Ципина Н.В. Моделирование и выбор типа радиаторов при проектировании блоков РЭС // Материалы Междунар. конф. и Российской науч. школы «Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах». М.: Радио и связь. 2006. Т. 1. Ч. 4.
4. Воронин Д.Р., Самойленко Н.Э., Ципин Н.В. Методы топологической оптимизации в задачах проектирования элементов теплоотвода // Сб. науч. трудов «Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем». Воронеж: Воронежский гос. технич. ун-т. 2024. С. 175-184.
5. Ansari D. et al. A gyroid TPMS heat sink for electronic cooling // Energy Conversion and Management. 2024.
6. Tang W., Zhou H., Zeng Y., et al. Analysis on the convective heat transfer process and performance evaluation of Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) based on Diamond, Gyroid and Iwp // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2023.
7. Cheng Z., et al. Morphology, flow and heat transfer in triply periodic minimal surface (TPMS)-based porous structures // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021.