Вдосконалення методів автоматизованого проектування тепловідвідних елементів радіоелектронних апаратів

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено розробці методів та алгоритмів параметричного синтезу радіаторів та інтегрованих тепловідвідних елементів з оптимальними масогабаритними показниками для охолодження вузлів радіоелектронних апаратів. У роботі розроблено метод параметричного синтезу тепловідвідних елементів, який включає процедури чисельного моделювання теплових режимів та дає можливість проводити оптимізацію масогабаритних параметрів з урахуванням конструктивних та технологічних обмежень. Вдосконалено моделі оптимізації параметрів тепловідвідних елементів на основі розроблених цільових функцій за критеріями мінімізації масогабаритних параметрів. Отримав подальший розвиток метод розв’язання задач оптимізації масогабаритних параметрів тепловідвідних елементів, який ґрунтується на використанні методу множників Лагранжа. Це дало змогу отримати співвідношення для обчислення конструктивних параметрів тепловідводів. Розроблене програмне забезпечення дає можливість проводити проектування радіаторів з оптимальними масогабаритними параметрами. Критеріями оптимізації можуть бути критерії мінімальної маси, мінімального об’єму та їх комбінації. Dissertation is devoted to development of methods and algorithms for parametric synthesis heatsink integrated element with optimal parameters for cooling the radio electronic devices. In this paper the method of parametric synthesis of a heat element is developed. This method contains procedures of numerical modeling thermal modes and allows to optimize the weight and size parameters on the basis of design and technological constraints. The models of optimization of heat sink element parameters are improved. The objective functions are suggested using the criteria of minimal weight and size parameters. The method for solving optimization problems of weight and size parameters of heat sink elements is developed. This method is contained the method of Lagrange multipliers. It is possible to obtain the relations for calculating the design parameters of heat sinks. The developed software allows to design heatsinks with optimum weight and size parameters. The optimization criteria are minimal weight, minimal volume and their combinations. Диссертационная работа посвящена разработке методов и алгоритмов параметрического синтеза радиаторов и интегрированных теплоотводящих элементов с оптимальными массогабаритными показателями для охлаждения узлов радиоэлектронных аппаратов. Объектом исследования является процесс автоматизированного проектирования теплоотводящих элементов электронных аппаратов. Предметом исследования являются методы и модели для автоматизированного проектирования теплоотводящих элементов. В работе разработан метод параметрического синтеза теплоотводящих элементов, содержащий процедуры численного моделирования тепловых режимов, который позволяет проводить оптимизацию массогабаритных параметров с учетом конструктивных и технологических ограничений, которые возникают при проектировании радиоэлектронных аппаратов. Предложено и обосновано критерии оптимизации теплоотводящих элементов: критерий минимальной массы (M– критерий), критерий минимального объема (V– критерий) и комплексный массогабаритный критерий (MS– критерий). Усовершенствованы модели оптимизации параметров теплоотводящих элементов на основе разработанных целевых функций по критериям минимизации массогабаритных параметров, которые отличаются от существующих использованием ограничений в форме функции эллипсоида. Для обеспечения сходимости алгоритмов проектирования аппроксимационные модели границ области работоспособности формируются в области обратных величин. Получил дальнейшее развитие метод решения задач оптимизации массогабаритных параметров теплоотводящих элементов, который, в отличие от существующих, основывается на использовании метода множителей Лагранжа и позволяет получить соотношения для вычисления конструктивных параметров теплоотводов. Для обобщения процесса оптимизации различных типов радиаторов предложена модель целевой функции в форме гиперболы. На основании метода параметрического синтеза разработаны алгоритмы для автоматизированного проектирования ребристого, штыревого и пластинчато-ребристого радиаторов. Разработанное программное и информационное обеспечение дает возможность проводить проектирование радиаторов с оптимальными массогабаритными параметрами. Критериями оптимизации могут быть критерии минимальной массы, минимального объема и их комбинации. Программное обеспечение интегрируется с системой автоматизированного проектирования SolidWorks, что позволяет получать трехмерные геометрические модели оптимальных конструкций радиаторов и выполнять численное моделирование тепловых процессов. Основные результаты работы внедрены на промышленных предприятиях для проектирования радиоэлектронных аппаратов.