机载电子设备表面辐射系数仿真测算方法
【图文】：
料表面辐射系数如何测算，均未明确提及。表面辐射系数是否准确，将直接导致最终热分析仿真结果的准确性。文中针对无人机某机载电子设备，首先，通过常温实验，测量该设备表面分布的温度数据;接着，进行设备的数字建模及简化设计，借助有限元分析方法，对数字模型进行了热传导、自然对流散热及热辐射的常温散热仿真分析，根据仿真计算结果及实验测量数据，反推求解最优的设备表面辐射系数;最后，经高温散热仿真分析及实验验证，仿真计算结果与实验测量数据较为吻合，该表面辐射系数计算准确，满足实际热分析应用。▲图1设备外形1机载电子设备常温实验该机载电子设备外形如图1所示。设备使用直流28V供电，内部通过DC/DC电源模块转换输出12V为其他设备供电，，最大功率84W;并进行一些信号处理工作。设备的主要热源为内部的DC/DC电源模块。设备散热形式主要通过壳体外表的自然对流和辐射散热。1．1实验环境环境温度:20．7℃。供电设备:直流稳压稳流电源，最大输出电压32V，最大输出电流4A。负载设备:直流电子负载，最大负载电压60V，最大负载电流20A。测量设备:红外测温仪HIOKI3419－20，测量范围－35℃～500℃，解析度0．1℃，测量精度±1．5℃。1．2电气连接设备之间的电气连接，如图2所示，供电设备为机载电子设备提供28V输入，机载电子设备输出12V接入电子负载。通过调节电子负载的电流大小来实现不同的负载功率，DOI:10.13952/j.cnki.jofmdr.2017.0020
从而可以模拟出机载电子设备在不同负载功率下的工作状态及发热情况。▲图2设备电气连接图1．3实验数据采集▲图3电子设备壳体外表测温点常温实验过程分别对电子负载设置负载电流3A、4A、5A、6A、7A，共5个试验序列，每次负载电流加载持续2小时以上，给予该机载电子设备充分的热平衡时间。该电子设备的外表面设置8个温度测量点，具体分布如图3所示。每次负载电流加载2小时结束后，使用红外测温仪对电子设备8个测量点分别进行温度测量，最终采集的壳体外表温度数据，如表1所示。表1电子设备壳体外表温度测量值试验序列(电子负载电流)/AA点温度/(℃)B点温度/(℃)C点温度/(℃)D点温度/(℃)E点温度/(℃)F点温度/(℃)G点温度/(℃)H点温度/(℃)336．537．539．238．232．133．333．833．8441．344．846．445．337．738．839．339．4544．848．751．250．741．142．442．942．9649．053．056．055．244．245．646．146．7752．657．660．058．947．049．049．549．52机载电子设备的常温散热仿真分析2．1数字建模及简化设计▲图4电子设备数字建模及简化设计为提高热分析仿真的效率，设备内部仅对主要元器件电源模块和印制板进行了数字建模，其余较小的零部件均进行了简化处理，如图4所示。2．2电子设备热源功率计算机载电子设备工作时产生的热，主要来自设备内部电源模块转换时产生的热损耗。电源模块厂商提供的模块转换效率最低值为78．5%，保守计算，假设未转换的电能全部转化为热能，依据公式(1)可求得该模块的发热功率Ps。Ps=Poη－Po(1)式中:Ps:模块的发热功率;Po:模块的输出功率;η:模块的转换效率。由于?
【作者单位】： 西安爱生技术集团公司;
【分类号】：TN02
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