傳導冷卻模塊仿真的邊界條件

VITA 47 標準將模塊的邊界描述為最大值，根據類別具有不同的值。

這是一個方便的要求，因為很容易將溫度邊界條件應用于FEA ［有限元分析］模型中的界面表面并確定卡的熱性能。如果熱量均勻分布在卡上并且機箱接近等溫，這也很有用。問題是，在某些條件下，這種方法會高估模塊的熱性能。

在構建 VPX 機箱和模塊的熱模型時，通常首先將模型分解為多個部分，以降低每個模型的復雜性。模塊的導軌是拆分該模型的常見位置，甚至受到 VITA 47 標準的鼓勵。該標準將模塊的邊界描述為最大值，根據類的不同具有不同的值。這是一個方便的要求，因為很容易將溫度邊界條件應用于FEA模型中的界面表面并確定卡的熱性能。如果熱量均勻分布在卡上并且機箱接近等溫，這可能是一個很好的邊界條件。問題是，在某些條件下，這種方法會高估模塊的熱性能。以下三個條件應導致重新考慮簡單的溫度邊界條件。

? 沿卡片長度的高熱通量或不均勻的通量

當熱通量高，或熱量全部偏向卡的正面或背面時，可以在卡的正面和背面之間產生較大的溫度梯度。當在界面表面上應用恒溫邊界條件時，它將迫使楔形鎖上的磁通量不均勻。當在系統模型中施加楔形鎖的電阻時，它假設沿其長度的磁通量恒定，這可能導致性能的顯著減少折痕。在模塊到機箱接口區(qū)域中使用傳熱系數可以顯著證明這些類型模塊的模型。如果底盤導軌相對等溫，只需將其用作參考溫度，并根據楔形鎖性能計算系數。

? 沿底盤導軌的溫度梯度大

與上述問題類似，沿導軌具有明顯溫度梯度的機箱將導致進入機箱的熱通量不均勻，從而導致對卡和機箱性能的預測不準確。在機箱中，這可能是由多種原因引起的，包括液體流動分布問題、液體從機箱吸收熱量時的溫升，以及熱量傳導到遠程冷壁時的傳導梯度。在這些情況下，從模塊的 FEA 模型開始，但建議快速構建一個同時包含機箱和模塊的系統模型。

? 機箱的附加熱接口

當工程師圍繞越來越高的熱量輸出進行設計時，他們經常被迫在 VPX 標準之外運行，以提高系統的熱性能。實現這一點的一種方法是添加傳熱路徑來補充導軌上的冷卻。這通常是通過在模塊背面添加一個表面來完成的，該表面通過接口材料由機箱冷卻。添加這些表面可以顯著提高系統的性能，但很快就會使熱模型復雜化。這些系統具有多條熱量流向最終匯的路徑，因此準確捕獲熱量分布至關重要。

解決此問題的一種方法是構建模塊和機箱的電阻模型，然后將網絡節(jié)點的溫度應用于組件模型。該模型的挑戰(zhàn)在于，它通常需要在系統電阻網絡模型和模塊模型之間進行迭代。驗證兩個模型在通過每個接口的溫度和熱流方面是否一致至關重要，以確保系統的準確表示。類似地，與前面部分中描述的方法類似，使用傳熱系數進行模塊級仿真可以幫助減少迭代次數，同時更準確地捕獲通過接口的熱流。

傳導增強功能

為了充分利用熱組件，盡可能多地等溫化單個組件以提高其性能和網絡中下一個組件的性能至關重要。以熱管、脈動熱管或退火熱解石墨形式進行的被動傳熱增強是實現這些改進的簡單方法，而不會增加系統的復雜性。我們建議將熱管用于大多數應用，因為它們的經濟性、優(yōu)于大多數其他技術的能力以及它們在極端環(huán)境中的良好記錄。它們支持廣泛的集成選項，包括嵌入薄至.100“的板中。這種增強可以對模塊框架和機箱進行，并且可以緩解上述許多建模問題。改進這些系統的另一種簡單方法是使用 ACT 的 ICELOK 作為楔形鎖，與 COTS ［商用現成］ 楔形鎖相比，它可以將楔形鎖電阻降低多達 30%，并且可以集成到大多數 VPX 模塊中，而無需進行實質性修改。

審核編輯：郭婷