ТЕПЛОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ ДАЛЬНОМЕРА

С развитием компьютерных технологий в последние десятилетия важным инструментом на этапе разработки стало исследование проектируемых электронных устройств с точки зрения обеспечения их тепловых режимов с помощью теплового моделирования. Своевременные конструктивные изменения устройства помогает снизить тепловыделения и избежать перегрева печатной платы в будущем. В работе предлагается исследование тепловых режимов печатной платы лазерного дальномера без учета и с учетом влияния трассировки, что позволит более точно оценить нагрев элементов. Тепловое моделирование будет осуществляться в системе автоматизированного проектирования Solidworks. Результатом данного исследования будет количественная оценка влияния трассировки устройства на его тепловой режим и вывод о необходимости учета трассировки при проведении теплового моделирования.

Целью ВКР является моделирование и анализ тепловых режимов печатного узла генератора импульсов тока лазерного дальномера с учетом и без учета его проводящих слоев. Чтобы достигнуть эту цель, были поставлены следующие задачи:

Изучение теоретических материалов по основам теплопередачи и моделирования, а также технической документации объекта;

Построение компьютерных моделей электронных компонентов и печатной платы лазерного дальномера;

Проведение термического исследования аппаратуры с учетом задания параметров, близких к реальным условиям эксплуатации.

Оценка точности результатов моделирования модели лазерного дальномера с учетом влияния металлизации.

Введение 8

Глава 1 Объект исследования и его условия эксплуатации 10

1.1 Объект исследования 10

1.2 Факторы, влияющие на авиационные приборы 13

Глава 2 Теоретическая часть 15

2.1. Теоретические основы теплообмена 15

2.1.1. Теплопроводность 17

2.1.2. Конвекция 18

2.1.3. Тепловое излучение 19

2.1.4. Дифференциальное уравнение теплопроводности 20

2.2. Основы моделирования тепловых процессов 20

2.2.1. Моделирование как метод 20

2.2.2. Математические методы анализа 21

2.2.3. Граничные условия 23

2.2.4. Метод конечных элементов 23

2.2.5. Иерархический метод 26

2.2.6. Методы подобия в моделировании 26

2.2.7. Коэффициент нагрузки 27

2.3. Влияние металлизации на тепловой режим ПП 28

2.3.1. Теплоотводящие шины 28

2.3.2. Металлизация печатной платы как средство охлаждения 29

2.3.4. Уровни детализации моделей при тепловых расчетах 33

Глава 3 Описание и функционал используемых программ 36

3.1. Программный комплекс САПР SolidWorks 36

3.2. АСОНИКА-Т 38

Глава 4 Моделирование 40

4.1. Разработка 3D-модели платы в Solidworks по конструкторской документации 40

4.2. Исследование тепловых процессов в блоке дальномера с помощью подсистемы АСОНИКА-Т 45

4.3. Тепловое моделирование дальномера в Solidworks 51

4.3.1. Учет внутренних слоев 51

4.3.2. Тепловое моделирование 53

Заключение 62

Список литературы 64

Список литературы

1. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М. : Сов. радио, 1976. С. 232.

2. Москаленко К.И. Моделирование тепловых режимов элементов на печатной плате средствами САПР // Молодежный научно-технический вестник. 2016. № 5. C. 31-38.  

3. Карабан В.М., Суслов И.О. Возможности проведения расчета теплового режима печатных плат в системе имитационного моделирования Ansys Icepack // Решетневские чтения. 2012. №16. C. 179-180. 

4. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы

и комплексы: учеб. для вузов / под ред. В. Г. Воробьева. — М.:

Транспорт, 1992.

5. Юдаев Б.Н. Теплопередача. Учебник для втузов. М., «Высшая школа», 1973, 360 с.

6. Арисова А.И., Кононова Н.А., Ландер Л.Б., Цветков В.Э. Исследование влияния различных видов охлаждения на тепловой режим работы электронных компонентов // Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В. Арменского. М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2021.

7. Аналитическое описание процесса нестационарной теплопроводности / Б.А. Вороненко, А.Г. Крысин, В.В. Пеленко, О.А. Цуранов: Учеб.-метод. пособие. – СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014. – 48 с.

8. Шимановский, А. О. Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики: учеб.-метод. пособие для студентов технических специальностей / А. О. Шимановский, А. В. Путято ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2008. – 61 с.

9. Методы теплоотвода. URL:

10. Рыбаков И.М. Алгоритм исследования теплового режима печатной платы / И.М. Рыбаков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2017. Т. 1. С. 362-364.

11. Рыбаков И.М. Методика применения печатных проводников в качестве системы охлаждения // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2018. С. 48-51.

12. Карабан В.М., Сухоруков М.П., Морозов Е.А. Математические модели многослойных печатных плат для теплового моделирования электронных устройств и систем // Доклады ТУСУР. 2013. №3 (29). С. 170-174.

13. АСОНИКА-Т: стойкость типовых и произвольных конструкций РЭС к тепловым воздействиям | АСОНИКА. URL: