Previous Page  7 / 16 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 7 / 16 Next Page
Page Background

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.