Найти

Результаты поиска

• МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ВНУТРИ ГЕРМЕТИЧНОГО КОРПУСА БИНС В МУЛЬТИФИЗИЧНОЙ ПОСТАНОВКЕ В ANSYS CFX И SYSTEM COUPLING

  А.А. Медельцев , П. А. Шаповалов , М. В. Воронов , А. И. Полухина , П.Н. Сигалева , А.В. Фролов

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  В настоящей работе рассматривается численное моделирование нестационарного
  конвективно-кондуктивного теплообмена бесплатформенной инерциальной навигационной
  системы высокоманевренного летательного аппарата (БИНС ВЛА), разработанной в
  АО «ЦНИИАГ», с использованием расчётного комплекса ANSYS. Целью исследования явля-
  ется всесторонний анализ теплообменных процессов, характерных для функционирования
  прибора, в том числе взаимного пространственного влияния источников тепловых мощно-
  стей друг на друга, а также на блок чувствительных элементов. Моделирование теплооб-
  мена внутри герметичного корпуса прибора проведено для критических условий функцио-
  нирования (в рассматриваемом случае обусловлены нагревом элементов прибора) в сильно и
  слабо сопряжённой постановках с последующим сравнением результатов применения обо-
  их подходов. Для программной реализации каждого подхода были выбраны модули пакета
  прикладных программ ANSYS: Mechanical, CFX, System Coupling. Выбрана k-e модель тур-
  булентности воздуха с неявным учётом эффекта в пограничных слоях и корректировкой
  диффузии в сдвиговых течениях. Учтён внешний естественный теплообмен с окружаю-
  щим воздухом посредством задания конвективных граничных условий на внешние поверхно-
  сти прибора. Для получения численных значений коэффициентов теплоотдачи была при-
  нята во внимание ориентация каждой поверхности в пространстве благодаря использова-
  нию соответствующего коэффициента. С помощью расчёта термических сопротивлений
  были учтены потери мощности, возникающие ввиду наличия неровностей на поверхностях
  прибора в контактах между твердотельными компонентами с использованием термиче-
  ских сопротивлений фактического контакта и межконтактной прослойки. Графически
  представлены результаты моделирования деформированного состояния несущей системы
  прибора, возникающего вследствие действия несимметричного температурного поля в
  нагретом приборе. Проведён анализ полученных графиков. Определены показатели жёст-
  кости несущей системы прибора – углы отклонения взаимной ортогональности чувстви-
  тельных элементов, а именно акселерометров и датчиков угловой скорости (ВОГ – воло-
  конно-оптических гироскопов), возникающие вследствие тепловых деформаций. Получен-
  ные результаты позволили оценить технические решения по качеству теплоотвода от
  элементов плат в обход чувствительных элементов прибора, принятых на этапе компо-
  новки компонентов изделия.

• ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГОЙ МЕМБРАНЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ»

  С.П. Малюков , В. Д. Мишнев

  159-167

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Высокая точность и повышенные эксплуатационные характеристики датчиков давления необходимы для обеспечения безопасности, качества и эффективности в различных отраслях промышленности и техники. Применение метода конечных элементов (МКЭ) при проектировании датчиков давления позволяет улучшить их точность за счёт более глубокого анализа механических и физических процессов, возникающих при воздействии нагрузки от давления. Целью данной работы является построение цифровой трёхмерной модели чувствительного элемента (ЧЭ) датчика давления и анализ напряжённо-деформированного состояния упругой мембраны под действием нагрузки от давления от 0 до 15 МПа. Основные задачи работы: исследование свойств и параметров материалов, применяющихся в составе чувствительного элемента датчика давления на основе структуры «кремний на сапфире»; получение значений максимального эквивалентного напряжения, возникающего в конструкции упругой мембраны ЧЭ при воздействии нагрузки от давления 125% от номинального значения; распределение радиальных и тангенциальных деформаций упругой мембраны и определение наилучшего расположения тензорезисторов на поверхности ЧЭ датчика давления. В результате исследования установлено, что используемые материалы обладают хорошей стойкостью к воздействию агрессивной среды, а также возможностью работы в широком диапазоне температур и при воздействии высоких нагрузок от давления. По результатам моделирования определено значение максимального эквивалентного напряжения, величина напряжения не превышает предел прочности чувствительной мембраны, получено распределение радиальных и тангенциальных деформаций на поверхности ЧЭ, что даёт возможность получить оптимизированный рисунок тензорезисторной мостовой схемы