航空电子设备新型结构功能模块的热设计优化与实现

【类型】学位论文

【作者】冯文建 

【关键词】 结构功能模块 热优化 加工工艺 柱群 热阻模型

【摘要】航空电子系统结构越来越复杂，综合化程度越来越高。综合化和模块化是构造先进航空电子系统的两条重要设计原则，模块化又是综合化必要的物理基础。结构功能模块集成制造技术课题正是为了解决模块集成制造中的一系列问题，研制高性能模块而诞生的。 未来的航空电子设备向综合化、模块化、小型化、多功能化、高可靠性的方向发展，这将必然导致如散热、电磁兼容和接口互联等问题的出现。同时，电子设备的功能、体积、重量、可靠性以及对各种环境的适应性等被纳入结构设计的范畴，这给结构设计提出了更高的要求。 随着电路集成度的提高，热流密度的增大，温度是影响电子设备可靠性最为关键的因素，因此本文以热优化设计为主线，同时解决结构功能模块集成制造问题。本文介绍了前期工作状况，包括模块标准的选用、热设计思路及流程、模块结构设计思路、液冷冷板、锁紧装置、起拔器、盖板、屏蔽板等。 通过对前期模块结构优化设计，对比分析模块加工工艺方案，成功解决结构功能模块的制造和冷板焊接问题，提出了结构功能模块集成制造的方法。文中建立了结构功能模块的热设计测试系统方案，对模块进行了耐压试验测试、流量测试、热测试，提出了热试验结果的处理方法和计算公式，对比分析了热测试结果和仿真结果的差异，为其后的热优化设计提供了依据。 以测试数据为基础，从功率器件的热布局优化、导流柱群的优化、热阻优化设计三个角度对结构功能模块液冷冷板进行了热设计优化。功率器件的热布局优化以结构功能模块实物模型和铝基功率板模型为基础，对比分析了功率器件不同热布局对器件温度和冷板散热性能的影响，优化得到了适合本项目的功率器件布局结构，并总结适合 S 型流道的功率器件布局方法；导流柱群的优化以热测试结果分析为基础，对冷板流道中的导流柱群的概念及优化思路进行了介绍，通过热仿真对比分析优化导流柱群，使冷板的散热性能和流体的压降损失达到平衡；热阻优化设计以提高热传导效率为思路，对比分析各个模型结构的热阻状况，对功率器件的热量传导路径优化，提高热量传导的效率，并提出了一种高效传热方案。 文中对结构功能模块的集成制造方法、热测试对比分析、热阻模型分析方法、及热优化设计方法和思路可用于军民电子设备的热设计，对电子设备结构设计有重要的借鉴意义。同时，结构功能模块的研制对国防的建设有重大的战略意义。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】电子科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】黄大贵

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