[发明专利]一种用于雷达电子机柜系统的热设计方法

摘要

本发明涉及热仿真设计领域，具体涉及一种用于雷达电子机柜系统的热设计方法。本方法包括以下步骤：选择散热方式；得到机柜与外界空气的传热量和辐射换热量；求解机柜整体散热所需风量；计算总压降；选择具体的散热部件；建立雷达电子机柜系统的三维模型；建立三维网格化的计算域；对雷达电子机柜系统进行仿真计算，得到初始仿真结果；建立温度分布的等高线云图以及流体的流动迹线，对不符合工作要求的机柜内部的结构及布局进行改进或者重新选择散热方式。本发明可以准确的模拟预测雷达电子机柜系统在使用过程中的温度分布和流体流动状况，从而实现对机柜内电子设备的布局以及散热方式的优化改良功能。

主权项

一种用于雷达电子机柜系统的热设计方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、选择机柜内部需额外进行散热的器件的散热方式；(2)、根据雷诺公式，雷诺数Re＝ρvD/μ；若Re＜105，努谢尔特数Nu＝0.66Re0.5；若Re＞105，Nu＝0.032Re0.3；计算得到换热系数h：h＝Nuλ空/D式中，λ空为空气的导热系数，单位W/(mK)；D为机柜的特征尺寸，单位m；根据所述换热系数h，分别计算出机柜内外壁面与空气的换热系数h1和h2；建立能量守恒方程，根据下式得到机柜与外界空气的传热量Q1：Q1=AΔt11h1+1h2+δλ]]>式中，A为机柜有效换热面积，单位m2；Δt1为机柜内外空气温差，单位℃；δ为机柜壁面的厚度，单位m；h1为机柜内表面的换热系数，单位W/(m2K)；h2为机柜外表面的换热系数，单位W/(m2K)；λ为机柜壁面的导热系数，单位W/(mK)；此外，如果机柜处于室外环境，还需依据以下辐射换热公式计算辐射换热量Q2：Q2＝0.047×h2×A×E×α式中：h2为机柜外表面的换热系数，单位W/(m2K)；A为机柜有效换热面积，单位m2；E为当地太阳辐射强度，单位W/m2；α为机柜的吸收率；(3)、将步骤(2)计算所得热量Q1与Q2同机柜内部器件发热量进行叠加，根据下式求解机柜整体散热所需风量V：V=0.86(Q1+Q2+Σi=1nip)CpρΔt2]]>式中：V为机柜整体散热所需风量，单位m3/h；P为机柜内部各器件耗散功率，单位W；Cp为空气的比热，单位J/(kg℃)；ρ为空气密度，单位kg/m3；Δt2为进出口空气温度差，单位℃；(4)、根据机柜内部器件布局形式以及空气流向计算在步骤(3)中机柜整体散热所需风量下通过该机柜时的沿程阻力和局部阻力，得到总压降；(5)、根据步骤(3)中的机柜整体散热所需风量V和步骤(4)中的总压降来选择具体的散热部件；(6)、建立雷达电子机柜系统的三维模型；(7)、根据边界条件、目标参数选择仿真计算的分析类型，并建立三维网格化的计算域；(8)、根据机柜的结构和仿真结果所需的精度，手动划分局部网格，对发热器件、温度敏感区域、结构复杂区域以及重点研究区域进行局部网格加密处理；(9)、对雷达电子机柜系统进行仿真计算，得到初始仿真结果；根据所述仿真结果，建立温度分布的等高线云图以及流体的流动迹线；根据所述的云图和流动迹线，分析各电子设备的温度以及流体流动状况是否符合工作要求，对不符合工作要求的机柜内部的结构及布局进行改进或者重新选择散热方式；(10)、重复步骤(6)～步骤(9)，直至机柜内部所有电子设备的温度以及流体的流动状况均符合工作要求。