电子设备热控制仿真技术述评

随着计算机技术的迅猛发展,计算传热学及其在工业领域的应用技术在电子设备的热设计与仿真方面发挥着越来越重要的作用.电子设备热控制仿真技术主要是借助计算软件模拟电子设备中热参数的分布特性,从而帮助设计者更好、更快地决策产品的散热方案.文中对电子设备热控制仿真技术的基本方法和步骤,如:建立物理和数学模型、创建网格、离散方程的确立及其求解,以及解的分析和处理等问题进行了论述.此外,文章对当前热控制仿真技术领域的若干问题,例如:如何配备必要的实验手段开展基础性研究工作;如何将电子、传热、机械、电磁兼容等相关技术的应用软件协调成统一平台进行仿真;如何充分利用公共的网络资源获取丰富的热仿真模型以及专业技术人才的培养等问题展开了讨论.     

固态有源相控阵雷达热控制技术

从相控阵雷达对冷却技术的特殊要求入手,介绍了相控阵雷达冷却系统的特点,对相控阵雷达有源阵面热控制的多项关键技术问题,如冷板技术、系统实现技术、系统可靠性和可维修性设计、热仿真技术、热参数测试技术等进行了论述,并对两部采用不同热控制形式的相控阵雷达冷却系统的实现过程进行了系统介绍,重点阐述了两种不同冷却方式在实现过程中的仿真分析、系统流程设计等.最后强调了需要进一步开展研究的相关热控制技术领域.     

基于ATtiny13的微型智能振动开关传感器的设计

设计了一种基于振动传感技术与单片机技术的微型智能振动开关传感器.该开关传感器以微控制芯片AT-tiny13单片机为控制核心,集振动监控、超温监控、报警等于一体.文中重点介绍了该开关的工作原理,ATtiny13单片机特征,以及系统的软、硬件构成.实验表明:该开关具有智能化、微型化等优点,可广泛应用于汽车行业、防盗产业、无线装置、省电产业、运动器材及地震监测等领域.     

高速开关阀动态性能试验装置及其应用研究

高速开关具有制造成本低、动作速度快等优点,在液压气动位置伺服控制领域得到广泛应用。但其动作行程和时间都很短,对其进行动态特性的测试比较困难。该文提出一种通过测量其控制腔压力的瞬态过渡过程来估计开关特性的方案,并给出了试验系统必须满足的设计准则,对自行研制的某型号高速开关阀进行动态性能试验,给出了相关测试结果。     

微米行程微膨胀型热开关热特性的仿真与试验

为了提高空间热控分系统的散热调节能力和热环境适应性,设计了一种微米行程的微膨胀型热开关。介绍了热开关的结构组成和工作原理,通过理论-仿真-试验相结合的方式,计算评估了热开关的断开热阻、闭合热阻和开关比等关键热特性。依据热阻网络串并联关系计算热开关的理论特性,断开热阻为301.71K/W,闭合热阻为1.06K/W,开关比约为283.6。基于有限元模型分析热开关断开/闭合过程的瞬态热特性,热端发热功率为18 W时,热开关闭合响应时间为340s,触发温度为35.5℃,闭合热阻约为2.3K/W。在2次热开关性能测试试验中,闭合热阻和开关比分别为1.08K/W、279.4和1.67K/W、180.7,试验数据与理论计算高度一致。同时指出:装配调试过程的不确定性会造成微膨胀型热开关宏观热特性的小区域波动。本文工作可为后续微膨胀型热开关的结构优化设计、机械加工细化和装调方式改进提供参考。     

利用冷凝侧回收热调控供液温度特性分析

针对某型液冷源供液温度波动较大以及冷凝侧热无利用排放问题,通过对系统工作原理和冷凝侧换热器结构等方面进行分析,提出可以利用冷凝侧回收热控制供液温度波动或实现供液温度的精确控制。建立了冷凝侧换热器的计算模型,并计算出系统冷凝侧空气进、出口温度、冷凝温度和冷却液出口温度等工作参数,以及在不同工况下的热回收量。结果表明,通过冷凝侧热回收的方式对液冷源供液温度进行调控,能够抑制供液温度波动,避免压缩机频繁启停,提高液冷源工作稳定性;冷凝侧热回收时,最大冷却液旁通流量为总流量的50%左右最为合适,并总结了系统制冷量与总热负荷能够实现平衡的工况区域。研究结论结果可为相关领域冷凝侧热利用提供参考。     

现代微小卫星及其热控制

现代微小卫星是当前航天技术发展的重要方向之一,受到航天、军事、工业以及科研部门的普遍关注.热控制分系统的功能是为星上仪器设备提供合适的温度环境,保证它们的正常工作.介绍现代微小卫星的发展及其关键技术,探讨微小卫星热控制的必要性和微小卫星的热性能特点,分析微小卫星热控制技术的发展态势.微小卫星的热控制分系统不能忽视或者简化,应给予足够重视,加强现代微小卫星在热传递机制、热控制方法和手段等方面的理论、仿真与试验研究.     

结构设计中的热控制技术

介绍了电子设备热设计的基本要求、目的、传热的基本原则及热量传递的基本方式。结合传热学的理论知识,分析了热控制的机理。从结构设计角度出发,阐述了热控制技术的设计方法;针对在结构设计中对热控制的不同需求,给出了具体的设计方案。提出了热设计与电磁兼容性设计的并行设计思想。     

一种新型旋转开关的设计

旋转开关是一种重要的电接插元器件,主要用于实现电子信号的转换和控制。设计了一种新型旋转开关,通过结构与机构创新,进行触点径向设置、周向切换,以及多级开关轴向导通,进而实现多级开关的轴向串联使用。应用这一新型旋转开关,可以为空间受限条件下的多开关布局提供便利。     

热管理技术在紫外成像光谱仪热控制中的应用

研究了紫外成像光谱仪热控制的特点,指出采用常规热设计理念对紫外成像光谱仪散热容易造成散热面面积大、主动加热功耗高等问题。基于热管理技术,提出采用统一收集和综合管理仪器热源产生热量的方法来解决紫外成像光谱仪的热控制问题。对紫外成像光谱仪的热设计验证试验表明:低温工况下整机平均温度变化为18～20℃,最大轴向温差变化为1.0～2.4℃;高温工况下整机平均温度变化为18～24.5℃,最大轴向温差变化为1.2～3.3℃;均满足热控指标要求。结果显示:采用热管理技术综合收集和管理热量能够提高能量利用率、有效降低热控系统规模。提出的方法对其它空间光学遥感器的热控制具有一定参考意义。     

空间摄像机热控系统设计

根据摄像机所处空间环境和结构特点,设计它的热控系统,同时进行了热平衡试验来验证热设计的合理性.首先,总结了摄像机热设计的准则,分析了摄像机所处的空间热环境.然后,对摄像机的各个部分进行了热设计;采用被动热控措施进行热隔离和热疏导,充分利用了摄像机所搭载的卫星平台的热容;采用主动热控措施将温度控制在热控指标范围之内.最后,根据摄像机的热环境和各种工作模式设计了4种极端试验工况,并进行了热平衡试验.试验结果表明,摄像机在存储工况时,其温度与安装面温度相差3℃左右,满足存储温度指标要求;低温工况和高温工况时,其整机温度为-3.1℃和45.7℃,镜头温度为-4.5℃和46.8℃,均满足热控指标要求.试验结果证实设计的空间摄像机热控系统合理可行.     

载人两足步行机器人研究现状及其关键技术

鉴于在诸如医疗、福利等众多领域广泛的应用前景,载人两足步行机器人的研发逐渐成为机器人学领域的一个新的热点。介绍了目前载人两足步行机器人的研究现状和相关成果。然后,对该研究的关键内容——步态稳定控制、安全保护和减震系统等作了介绍和分析。     

多姿态变化相机中CCD焦面组件的热设计

为保证CCD器件处于较小的温度波动范围,针对具有多姿态变化特点的空间相机,进行了CCD焦面组件热控系统的设计.根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理,设计了该热控系统的关键部件-热开关.基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化的情况,考虑了相机本体的遮挡关系,并结合相机姿态变化的特点,提出了由热开关控制双辐射板散热的方案,对此热控系统进行了具体的热设计.利用TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真.结果显示,仅采用被动热控措施的CCD焦面组件温度波动为12.34 ℃,而同时采用主动、被动热控措施后温度波动减小为1.73 ℃,满足热控指标的要求,表明热设计合理、有效.     

飞机结冰探测技术

飞机结冰探测对于保障飞机飞行安全具有重要的意义，目前国外飞机结冰传感技术发展已较为成熟。文中根据结冰传感器不同的工作原理，分别按光学法、热学法、电学法、机械法、波导法等进行分类，对国内外已成型的结冰传感器或正在研发的新技术作了一个慨述，介绍了各自的工作原理、性能特点及研究现状。     

Application of Digital Twin in Smart Battery Management Systems

Lithium-ion batteries have always been a focus of research on new energy vehicles,however,their internal reactions are complex,and problems such as battery aging and safety have not been fully understood.In view of the research and preliminary application of the digital twin in complex systems such as aerospace,we will have the opportunity to use the digital twin to solve the bottleneck of current battery research.Firstly,this paper arranges the develop-ment history,basic concepts and key technologies of the digital twin,and summarizes current research methods and challenges in battery modeling,state estimation,remaining useful life prediction,battery safety and control.Further-more,based on digital twin we describe the solutions for battery digital modeling,real-time state estimation,dynamic charging control,dynamic thermal management,and dynamic equalization control in the intelligent battery manage-ment system.We also give development opportunities for digital twin in the battery field.Finally we summarize the development trends and challenges of smart battery management.     

磨料水射流抛光技术进展综述

磨料水射流抛光技术具有加工材料范围广、无热加工影响、能满足非线性与复杂曲面零件需要的高形状精度和高表面粗糙度要求等优势,在精密加工领域具有良好的研究价值和应用前景。首先对加工质量高敏感的工艺参数,如射流动能、喷嘴结构、磨料类型、加工路径等研究进行综述,总结了不同材料加工的工艺参数,分析了不同形状的去除函数加工的适用性;然后对磨料水射流与其他技术结合而衍生出的一系列新技术进行了总结,比较各种新技术的特点;最后对磨料水射流加工及其材料去除函数模型研究的发展趋势进行预测。     

The prediction of cutting force in milling Inconel-718

Due to the enormous engineering advancement in modern industries, the competition in manufacturing technologies has been increasingly intense, as can be seen in automobile and aerospace industries. Nickel-based superalloys are widely in the manufacture of components for aircraft turbine engines for cryogenic tankage, in liquid rockets, reciprocating engines, space vehicles, heat-treating equipment, chemical and petrochemical industries, because of their ability to retain high-strength at elevated temperatures. But, because of its characteristics of high-strength, poor thermal diffusion and work hardening, the cutting of nickel-based superalloys results in decreased tool life and poor efficiency of works. This is much more prominent than in other materials. AISI4340 are widely used in the manufacture of component parts for gear, pistons, and automobiles.     

异地协同设计的组织模式

鉴于目前我国企业特别是中小企业的现状和高新技术的迅猛发展，研究适合中国国情的异地协同设计模式具有极强的现实意义。虚拟设计中心克服了空间和时间的局限性，具有系统优化组合和有效协调的优越性。产品异地协同设计可以以虚拟设计中心为核心，由不同领域的工作小组共同参与完成，极大提高了设计水平和生产效率。     

一种新型相变散热器设计

对于短时或间歇性工作的大功率电子设备,特别是工作在临近空间的电子设备,利用相变材料进行散热是一种比较有效的冷却方式。但常用的相变材料导热系数比较低,必须采取各种措施强化相变材料的导热性能。文中在分析相变散热器中强化传热措施的基础上,针对小型轻量相变散热器的设计要求,设计了一种易于加工的内嵌螺旋形翅片的相变散热器。通过对散热器进行简化,计算了翅片间距。加热实验证明,所设计的新型相变散热器能很好地满足设计要求,螺旋形翅片能明显增强相变材料的导热性能,改善相变散热器的内部温度均匀性。     

基于多姿态变化相机的CCD焦面组件热设计

为了保证CCD器件处于较小的温度波动范围,针对具有多姿态变化特点的空间相机,进行了CCD焦面组件热控系统的设计。根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理设计了该热控系统的关键部件－热开关;基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化情况,考虑了相机本体的遮挡关系,并结合相机姿态变化的特点,提出了由热开关控制双辐射板散热的方案;对此热控系统进行了具体的热设计;利用I-DEAS/TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真。结果显示仅采用被动热控措施的CCD焦面温度波动12.34℃,同时采用主动、被动热控措施后减小为1.73℃。满足热控指标的要求,热设计合理、有效。