Дослідження проблеми тепловідводу пристроїв інформаційної електроніки
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Зростання продуктивності та мініатюризація пристроїв інформаційної електроніки супроводжується підвищенням теплових навантажень на їхні компоненти. Неефективний тепловідвід призводить до перегріву, що зменшує надійність, скорочує термін служби обладнання та може стати причиною його виходу з ладу. Особливо це актуально для компактних пристроїв, таких як бездротові маршрутизатори, що працюють безперервно та часто в умовах обмеженої вентиляції. Незважаючи на значну кількість досліджень у сфері теплопередачі, проблема розробки ефективних, компактних та енергоощадних рішень охолодження для мережевих пристроїв залишається недостатньо вивченою, що й обумовлює доцільність проведення даної роботи. одатково слід відзначити, що сучасні тенденції розвитку інформаційно комунікаційних технологій вимагають від мережевого обладнання не лише високої пропускної здатності та стабільності роботи, але й здатності функціонувати у широкому діапазоні температурних умов – від офісних приміщень до технічних шаф і промислових об’єктів. У таких середовищах навіть незначне підвищення внутрішньої температури може прискорити деградацію компонентів, зокрема електролітичних конденсаторів, мікросхем пам’яті та високочастотних модулів, що у підсумку негативно позначається на якості сервісу та безперервності зв’язку. Саме тому дослідження теплових процесів у компактних мережевих пристроях та пошук оптимальних способів відведення тепла набувають не лише технічної, але й економічної значущості, оскільки їх результати прямо впливають на надійність, довговічність і конкурентоспроможність обладнання. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконано в межах науково-дослідної тематики кафедри (номер державної реєстрації 0123U109876) у рамках напряму «Оптимізація теплових режимів електронних пристроїв та розробка методів їх охолодження». Робота узгоджена з пріоритетними напрямами розвитку галузі телекомунікацій та інформаційних технологій. Особистий внесок автора полягає у проведенні комп’ютерного моделювання теплових процесів у роутері в середовищі COMSOL Multiphysics, аналізі ефективності різних варіантів охолодження та формуванні рекомендацій для практичного застосування. Мета і задачі дослідження. Метою роботи є аналіз існуючих методів тепловідведення в пристроях інформаційної електроніки, моделювання температурних режимів роботи роутера з використанням програмного середовища COMSOL Multiphysics, розробка та перевірка ефективності альтернативних рішень для підвищення ефективності охолодження. Для досягнення мети було поставлено завдання: провести аналіз конструкції та теплових характеристик обраного пристрою; визначити основні джерела тепловиділення та проблемні зони тепловідводу; виконати комп’ютерне моделювання теплових процесів з використанням COMSOL Multiphysics; розробити кілька варіантів удосконалення системи охолодження; порівняти ефективність запропонованих рішень за результатами моделювання та експерименту; надати практичні рекомендації щодо впровадження оптимального способу охолодження. Об’єкт дослідження. Пристрій інформаційної електроніки – бездротовий роутер. Предмет дослідження. Теплові процеси в конструкції роутера та ефективність різних способів відведення тепла. Методи дослідження. У роботі використано: аналітичний огляд і порівняння існуючих методів охолодження; комп’ютерне моделювання в COMSOL Multiphysics з урахуванням теплопровідності, конвекції та теплового випромінювання; експериментальні вимірювання температурних режимів; статистичний аналіз отриманих даних. Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для конкретної конструкції роутера виконано комплексне моделювання теплових процесів з урахуванням комбінованих механізмів теплопередачі; розроблено оптимізований метод пасивного охолодження з підвищеною ефективністю при мінімальних габаритних змінах. Отримано кількісну оцінку впливу конструктивних модифікацій на температурний режим роботи пристрою. Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані рішення можуть бути використані при проектуванні нових моделей маршрутизаторів та модернізації наявних, що дозволить підвищити їхню надійність та подовжити термін служби без суттєвого збільшення енергоспоживання. Розроблена методика моделювання може бути адаптована для інших пристроїв інформаційної електроніки.
Опис
Ключові слова
тепловідвід, роутер, охолодження, comsol multiphysics, теплопровідність, конвекція, теплове випромінювання, електронні пристрої, пасивне охолодження, теплотехнічне моделювання
Бібліографічний опис
Чирка, Ю. В. Дослідження проблеми тепловідводу пристроїв інформаційної електроніки : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Чирка Юрій Володимирович. – Київ, 2025. – 72 с.