7 / 16
В.И. Майорова, Н.А. Муллин
34
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
ным параметром является тепловое сопротивление между сопрягаемыми поверх-
ностями механических элементов МКА (между термоинтерфейсами). При наличии
площадей соприкосновения, сравнимых с геометрическими размерами элементов
конструкции, можно говорить о зависимости термического сопротивления от сил
сжатия и качества обработки поверхностей сопрягаемых тел. Добавление в термо-
интерфейс прокладки или иного разделителя усложняет задачу теплового модели-
рования. В этом случае необходимо изготовить набор образцов, соединить их, при-
ложив механические нагрузки (например, от затяжки болтов), эквивалентные рас-
четным нагрузкам между элементами конструкции МКА, и измерить. Испытания
проводятся в соответствии со стандартом ASTM D5470-06 [10]. В связи с тем, что
вакуум существенно влияет на процессы теплообмена и некоторые свойства мате-
риалов (оптические характеристики поверхности, тепловое сопротивление в обла-
сти контакта двух тел), необходимо проводить измерения параметров термоинтер-
фейсов образцов в условиях вакуума ТВК. Для испытаний особо чувствительных к
тепловым режимам мест МКА необходимо провести серию подобных испытаний
для разных материалов и способов их обработки в целях поиска наиболее подхо-
дящего термоинтерфейса. В результате проведенных экспериментов разработчик
получает реальные характеристики термоинтерфейсов, позволяющие уточнить
тепловую модель. Полученные данные могут быть использованы в последующих
разработках, что значительно сократит временные затраты на тепловое модели-
рование.
После уточнения всех необходимых характеристик можно приступать к со-
зданию и анализу ТМ. Она может быть создана с использованием готовых про-
граммных продуктов, например специализированного ПО ESATAN или уни-
версального ПО MATLAB с элементами Simscape Thermal библиотеки Simulink.
Аналитический метод приведен в [11], пример расчета с использованием анало-
га в виде электрической цепи показан в [9]. Радиационный теплообмен вводит-
ся после предварительно проведенного расчета по формуле Стефана — Больц-
мана. Учет радиационного теплообмена — задача непростая. Поэтому предлага-
ется в расчетах учитывать радиационные тепловые потоки отдельно взятых
элементов ТБС, характеризующиеся степенью черноты, площадью и температу-
рой излучаемой поверхности. При таком подходе в дальнейшем в расчетах
предлагается учитывать радиационные тепловые связи, характеризуемые
наибольшей разницей радиационных тепловых потоков. Следует также учиты-
вать переотражение излучения. Таким образом, определить необходимость уче-
та радиационного теплообмена для случаев применения неспециализированных
программных пакетов рекомендуется следующим образом.
Выделить два тела, между которыми происходит радиационный теплообмен
и которые имеют максимальную разницу радиационных тепловых потоков.
Ввести данную связь между двумя телами в ТБС (при этом необходимо
учесть площади исследуемых поверхностей и для упрощения расчетов принять
угловые коэффициенты за единицу). Выполнить расчет температур ТБС.