Дослідження проблеми тепловідводу пристроїв інформаційної електроніки

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorМайкут, Сергій Олексійович
dc.contributor.authorЧирка, Юрій Володимирович
dc.date.accessioned2026-01-08T10:13:12Z
dc.date.available2026-01-08T10:13:12Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractЗростання 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.
dc.description.abstractotherThe increase in productivity and miniaturization of information electronics devices is accompanied by an increase in thermal loads on their components. Inefficient heat dissipation leads to overheating, which reduces reliability, shortens the service life of the equipment and can cause its failure. This is especially true for compact devices, such as wireless routers, which operate continuously and often in conditions of limited ventilation. Despite a significant amount of research in the field of heat transfer, the problem of developing effective, compact and energy-saving cooling solutions for network devices remains insufficiently studied, which determines the feasibility of conducting this work. Additionally, it should be noted that modern trends in the development of information and communication technologies require network equipment not only high throughput and stability of operation, but also the ability to function in a wide range of temperature conditions - from office premises to technical cabinets and industrial facilities. In such environments, even a slight increase in internal temperature can accelerate the degradation of components, in particular electrolytic capacitors, memory chips and high-frequency modules, which ultimately negatively affects the quality of service and communication continuity. That is why the study of thermal processes in compact network devices and the search for optimal methods of heat dissipation acquire not only technical but also economic significance, since their results directly affect the reliability, durability and competitiveness of the equipment. Relationship of work with scientific programs, plans, themes The research was carried out within the framework of the research topics of the department (state registration number 0123U109876) within the framework of the direction "Optimization of thermal regimes of electronic devices and development of methods for their cooling". The work is consistent with the priority areas of development of the telecommunications and information technologies industry. The author's personal contribution consists in conducting computer modeling of thermal processes in the router in the COMSOL Multiphysics environment, analyzing the effectiveness of various cooling options and formulating recommendations for practical application. The object of research An information electronics device is a wireless router. The research subject Thermal processes in the design of the router and the effectiveness of various heat dissipation methods. Purpose of work The purpose of the work is to analyze existing heat dissipation methods in information electronics devices, simulate the temperature regimes of the router using the COMSOL Multiphysics software environment, develop and test the effectiveness of alternative solutions to increase cooling efficiency. To achieve the goal, the following tasks were set: to analyze the design and thermal characteristics of the selected device; to identify the main sources of heat generation and problem areas of heat dissipation; to perform computer simulation of thermal processes using COMSOL Multiphysics; to develop several options for improving the cooling system; to compare the effectiveness of the proposed solutions based on the results of modeling and experimentation; to provide practical recommendations for implementing the optimal cooling method. Research methods The work used: analytical review and comparison of existing cooling methods; computer modeling in COMSOL Multiphysics taking into account thermal conductivity, convection and thermal radiation; experimental measurements of temperature regimes; statistical analysis of the obtained data. Scientific novelty of the results For the first time, a comprehensive modeling of thermal processes was performed for a specific router design, taking into account combined heat transfer mechanisms; an optimized passive cooling method with increased efficiency with minimal overall changes was developed. A quantitative assessment of the impact of design modifications on the device's temperature regime was obtained.
dc.format.extent72 с.
dc.identifier.citationЧирка, Ю. В. Дослідження проблеми тепловідводу пристроїв інформаційної електроніки : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Чирка Юрій Володимирович. – Київ, 2025. – 72 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/77974
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectтепловідвід
dc.subjectроутер
dc.subjectохолодження
dc.subjectcomsol multiphysics
dc.subjectтеплопровідність
dc.subjectконвекція
dc.subjectтеплове випромінювання
dc.subjectелектронні пристрої
dc.subjectпасивне охолодження
dc.subjectтеплотехнічне моделювання
dc.subject.udc536,2
dc.titleДослідження проблеми тепловідводу пристроїв інформаційної електроніки
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Chyrka_magistr.pdf
Розмір:
661.22 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (КЗФМФП)
Магістерські роботи