ИЕРАРХИЧЕСКИЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЭУ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ТЕПЛОВЫХ, ГИДРОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВАХ

1 Уровень 4 ММ шкафов и стоек 1 1 1 n 1 Уровень 3 ММ блоков и приборов 1 1 n Уровень 2 ММ печатных узлов и функц-ых ячеек n 1 n Уровень 1 ММ микросборок и интегральных схем n n 1 n n Уровень 0 ММ электрорадио - элементов n ИЕРАРХИЧЕСКИЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЭУ

Математические модели верхних уровней иерархии (уровни 3, 4 ) Эквивалентные схемы Тепловые и аэродинамические процессы в блоке РЭУ Модель аэродинамических процессов Модель тепловых процессов Упрощенная модель механических процессов

Математические модели нижних уровней иерархии (уровни 0 … 2 ) Конечноэлементая модель платы Трёхмерный эскиз печатного узла и его топологическая модель Результаты расчёта тепловых процессов Результаты расчёта механических процессов Конечноэлементая модель ЭРИ и результаты её расчёта

Программные средства математического моделирования Программные средства моделирования Э., Т., ГА., М. процессов в РЭУ Универсальные Проблемно ориентированные Тепловые процессы: Ansys/Thermal; Nastran; Cosmos Works; Simula; FEMAP|Thermal Solver Механические процессы: Ansys/Mechanical; Nastran; Cosmos Works; Simula; Pro/ENGINEER Mechanica Электрические процессы: PCAD; OrCAD; PSB Systems “MG”; Altium Designer (Protel) Тепловые процессы: АСОНИКА-Т / ТМ/ П; Ansys/ IceBoard/ Icepack; BetaSoft; PCAnalize; Qfin; FLOTHERM Гидроаэро-динамические процессы: АСОНИКА-П, Ansys/IceBoard/ Icepack;Qfin; FLOTHERM Механические процессы: АСОНИКА-В /М/ ТМ/П; Гидроаэродинамические процессы: Ansys/CFD; Cosmos FlowWorks; FLUENT; Abaqus; FEMAP/Flow Solver

Программные средства для моделирования электрических процессов в РЭУ Программные средства PCAD; OrCAD; PSB Systems “Mentor Graphics”; Altium Designer (Protel); CADSTAR “ZUKEN”; Micro-Cap Общие черты: Основаны на ядре Spice; Позволяют организовать сквозной цикл проектирования ПП

Проблемно-ориентированные программные средства для моделирования тепловых процессов в РЭУ Элементарные виды теплообмены Типовые конструктивные элементы Идеализация тепловых процессов, принимаемая в моделях верхних уровней иерархии Идеализация тепловых процессов, принимаемая в моделях нижних уровней иерархии

Универсальные программные средства для моделирования тепловых процессов в РЭУ Нетиповые конструктивные элементы

Программные средства для моделирования гидроаэро-динамических процессов в РЭУ

Программные средства для моделирования механических процессов в РЭУ

Аналогии в математическом описании физических процессов

Топологическая форма представления математических моделей

Компоненты моделей электрических процессов

Компоненты моделей электрических процессов (продолжение)

Топологические модели резисторов Для диффузионных резисторов интегральных схем Для области низких частот Для области высоких частот R — сопротивление резистора; LR — индуктивность выводов и проводящей части резисторов; СR – ёмкость выводов и проводящей части резисторов Сn – ёмкость проводящей части относительно подложки (включая ёмкость обратносмещённого паразитного p-n перехода)

Топологические модели конденсаторов Для области низких частот Интегральный конденсатор, построенный на структуре металл-диэлектрик-полупроводник В широкополосной области Rc — сопротивление потерь в диэлектрике; Lc— индуктивность выводов и обкладок конденсатора; rc — сопротивление последовательного слоя в структуре конденсатора; lп=f(Un) — зависимый источник, моделирующий статическую характеристику паразитного р-п перехода; Сп — емкость р-п перехода; П — подложка

Топологические модели индуктивностей Для области низких частот Спиральная катушка индуктивности интегральных схем В широкополосной области RL— сопротивление обмотки (спирали); CL— межвитковая емкость; RИ — сопротивление потерь межвитковой изоляции; Сп — емкость между спиралью и подложкой П.

Компоненты моделей тепловых процессов

Компоненты моделей тепловых процессов (продолжение)

Топологическая модель теплопередачи в плоской горизонтальной воздушной прослойке Нижняя поверхность нагрета Верхняя поверхность нагрета Компонент топологической модели αк=f(λ) αк=f(λ,ΔT,Gr) αК –коэффициент конвективной теплоотдачи; λ – теплопроводность воздуха; ΔT=TН–TВ; TН– температура нижней поверхности; TВ– температура верхней поверхности; Gr – число Грасгофа. αк 0 ΔT

Топологическая модель тепломассопереноса в канале T При qL=const Tвых Tср Tвх 0 L RTМП – тепловое сопротивление тепломассопереноса в канале; G – массовый расход теплоносителя Cp – теплоёмкость теплоносителя a, b – геометрические размеры сечения канала; w – скорость течения теплоносителя на входе в канал; – плотность теплоносителя на входе в канал RTМП=1/(G·Cp) = 1/(abw Cp)

ИЕРАРХИЧЕСКИЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЭУ

ИЕРАРХИЧЕСКИЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЭУ

Presentation Transcript