Esempio di applicazione (case study) sul sistema di gestione termica di un drone

Dettagli del progetto

Cliente: anonimo

Applicazione: connessione wi-fi

Tecnologia: analisi del flusso

Settore: robotica

Luogo: California

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La sfida della progettazione

L'utilità dei droni per le grandi aziende, il settore militare e i consumatori di tutto il mondo continua a crescere. Con l'avanzare della tecnologia, questi robot volanti vengono utilizzati per numerose funzioni quali missioni di ricerca e salvataggio, sorveglianza di sicurezza, analisi mediche e, in questo caso, accesso a Internet in zone remote. I droni presentano alcune particolari sfide a livello di gestione termica, , aggravate dall'aggiunta di dispositivi atti a fornire capacità Internet ai paesi sottosviluppati, spesso in ambienti difficili.

L'azienda che opera per fornire questo accesso ha sviluppato droni con componenti interni che comprendono una serie di alimentatori, motori e modem che dissipano il calore all'interno di una cupola collegata. Sul lato inferiore del loro circuito stampato è collegata un'antenna con una cupola protettiva intorno alla stessa. Poiché l'ambiente sarebbe stato caratterizzato da livelli elevati di velocità, temperatura e altitudine, vi erano dubbi sul possibile successo del design del prodotto. Questo dubbio ha indotto l'azienda a rivolgesi ad Aavid, divisione di gestione termica di Boyd Corporation, per eseguire un'analisi termica e di flusso del drone.

La Soluzione di Aavid

Anche se sono molti i componenti necessari per il montaggio dell'elettronica, questi non hanno alcun ruolo nell'analisi termica e di flusso e creerebbero solo problemi di compatibilità, prolungando ulteriormente il tempo di calcolo.

L'analisi del solo flusso dell'intera fusoliera, come l'alta velocità e il cambiamento delle proprietà del fluido dovuto all'altitudine, ha comportato sfide significative. Inoltre, per garantire il successo dell'analisi CFD, è stato necessario eseguire e valutare i risolutori di turbolenza.

Dopo aver completato il CFD, è stato applicato il modello di turbolenza. Per raffreddare correttamente tutti i pezzi del drone, il modello richiedeva una maglia complessa, soprattutto a causa del rapporto sbilanciato tra le dimensioni e lo spessore della fusoliera e le minuscole parti elettroniche. Per ridurre ulteriormente il numero di maglie, sono stati modellati blocchi forati per i componenti che contribuivano solo a ostruire il flusso.

Partendo da questa circostanza, Aavid ha potuto lavorare con il cliente alla riprogettazione del drone. In questo progetto, l'analisi dei flussi era in realtà più importante dell'analisi termica, per la valutazione e la riprogettazione del dispositivo. Sia le analisi di flusso che quelle termiche sono spesso fondamentali per il successo della progettazione e sono consigliate per qualsiasi dispositivo elettronico usata in modi nuovi e innovativi in ambienti non standard, come nel caso di questi droni.

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