题目：基于CFD的光纤陀螺电子系统热研究

光纤陀螺仪(FOG, Fiber Optic Gyros)作为一种结构紧凑的惯性测量仪表，对温度具有非常高的敏感性。温度不仅会在系统内产生非互易性的相移，降低光纤陀螺的性能；而且过高的温度会增加系统内元器件的热负荷与失效率，对光纤陀螺正常稳定的工作构成威胁。因此温度极大程度地影响了光纤陀螺从实验室走向工程化的进程。面对复杂的光纤陀螺电子系统，传统的热设计与研究已显得无能为力；本文应用基于CFD成熟的热分析软件Flotherm来进行分析研究，有关的CFD理论以及有限体积法文中均做了详细介绍。对光纤陀螺电子系统的热研究，文中首先从光纤陀螺主电路板的研究出发，详细论述了主电路板热模型的建立方法，并进行仿真分析；通过红外热扫描实验证实了所建模型的正确性。随后进行了光纤陀螺电子系统整体热模型的建立，所建系统模型由温度实验予以证实。在获得正确的光纤陀螺主电路板以及整体系统热模型的基础上，进行了常温、低温及高温下的稳态热仿真与优化分析。对于整体系统，还进行了瞬态下的温升研究。通过仿真分析发现：优化元器件的布局、提高PCB中铜的含量能改善电路板表面的温度均匀性以及降低元器件的表面温度值；热源分布的状态影响着陀螺内部温度场的均匀性；光纤环的导热率对于系统元器件的稳态温度值、温升速率均无显著的影响；提高结构体材料的导热率、提高结构体材料的辐射率、改善陀螺表面换热状况以及降低电路板与结构体之间的热阻均可有效降低陀螺内部元器件的表面温度值。本文不仅提供了一种在光纤陀螺工程化进程中先进的热分析研究方法，同时也为应用热分析软件对复杂电子设备进行温度研究提供了有意义的参考。