熱設(shè)計與視覺傳達設(shè)計的統(tǒng)一范文

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摘要：

首先分析機柜設(shè)計中常用的幾種散熱方式，例舉了機柜通風(fēng)孔設(shè)計中常見的幾種設(shè)計形式及其對應(yīng)的通風(fēng)率計算公式，然后從機柜整體設(shè)計的角度出發(fā)，將通風(fēng)孔設(shè)計作為機柜總體設(shè)計的一個重要元素，最后闡述了通風(fēng)孔設(shè)計與視覺傳達藝術(shù)與設(shè)計之間的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：

民用雷達；電子設(shè)備；熱設(shè)計；通風(fēng)孔

電子科技的發(fā)展日新月異，電子設(shè)備中元器件和結(jié)構(gòu)件的設(shè)計也日趨小型化，這使得單位空間的設(shè)備越來越多，設(shè)備在相同的空間中功率也直線上升，電子設(shè)備的散熱設(shè)計成為總體設(shè)計中一個重要的環(huán)節(jié)。因此，對電子設(shè)備必須配置冷卻系統(tǒng)，在熱源至熱沉之間提供一條低熱阻通路，保證熱量順利傳遞出去。在民用雷達電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，機柜是最常見的設(shè)備之一，機柜的散熱設(shè)計是民用雷達電子設(shè)備設(shè)計中一個重要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到機柜內(nèi)設(shè)備是否能夠正常運轉(zhuǎn)。高溫對于大多數(shù)電子元器件將產(chǎn)生嚴重的影響，它會引起電子元器件的失效，進而導(dǎo)致整個設(shè)備的癱瘓。因此散熱設(shè)計應(yīng)運而生，在民用雷達電子設(shè)備機柜熱設(shè)計中，散熱方式多種多樣，風(fēng)冷是常用的熱設(shè)計方式之一。設(shè)計師需根據(jù)機柜中插箱、插件的數(shù)量、位置及發(fā)熱元器件的位置來綜合考慮風(fēng)扇的選型、風(fēng)道的路徑選擇以及合適的通風(fēng)孔位置和通風(fēng)孔型[1]。

1民用雷達電子設(shè)備機柜散熱形式分析

機柜是民用雷達電子設(shè)備的重要載體，其散熱形式對民用雷達電子設(shè)備有著至關(guān)重要的作用。散熱形式有很多，包括自然冷卻、強迫冷卻、蒸發(fā)冷卻、熱電制冷、熱管制冷等。自然冷卻，是指利用外力迫使流體流過發(fā)熱器件進行冷卻的方法。包括導(dǎo)熱、自然對流和輻射換熱的單獨作用或兩種以上換熱形式的組合。自然冷卻方法一般適用于功率較小的電子元器件，其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，不需額外的散熱設(shè)備可靠性較強。其主要的散熱方式為金屬導(dǎo)熱。強迫冷卻是利用外力迫使流體流過發(fā)熱器件進行冷卻的方法，其包括強迫風(fēng)冷和強迫液態(tài)冷卻等，設(shè)備在熱流密度大于0.08W/cm2，體積功率密度超過0.08W/cm3時，就需要適用強迫風(fēng)冷或液冷的形式對設(shè)備進行冷卻，這也是最常用的散熱方法。風(fēng)冷是指利用通風(fēng)機或機組將設(shè)備中熱源產(chǎn)生的熱量通過風(fēng)道傳遞至熱沉。蒸發(fā)冷卻是利用液體汽化吸收大量汽化熱進行冷卻的方法。熱電制冷是利用半導(dǎo)體期間的熱電效應(yīng)等實現(xiàn)電與熱轉(zhuǎn)換的制冷方法[2]。

2機柜通風(fēng)孔開孔形式及開孔率計算

通風(fēng)孔的形式多種多樣，在民用雷達電子設(shè)備的機柜散熱設(shè)計中我們常用的通風(fēng)孔型有圓孔、方孔、腰形孔、蜂窩孔等，不同的孔型其散熱效率有著不同的差別。在設(shè)計通風(fēng)孔時，需要根據(jù)元器件上的熱源位置、功率、風(fēng)扇位置、機柜內(nèi)部及外部環(huán)境來綜合考慮通風(fēng)孔的設(shè)計形式。在熱設(shè)計中，開孔率是一項重要的指標(biāo)，下頁圖中分別例舉了不同的通風(fēng)孔開孔率計算公式。圖1例舉了三種圓孔的開孔率計算公式，圖2例舉了兩種腰形孔的開孔計算公式，圖3例舉了兩種方孔的開孔率計算公式，圖4例舉了蜂窩孔的開孔率計算公式。

3雷達電子設(shè)備機柜前面板通風(fēng)孔的統(tǒng)一性設(shè)計

在民用雷達電子設(shè)備機柜中,分布著若干不同的單元,它們大多是以標(biāo)準(zhǔn)的插件或插箱的形式存在，在這些插件及插箱中，有自然散熱設(shè)備也有需要通過風(fēng)機散熱的設(shè)備，那么其外露面板就需要進行通風(fēng)孔的設(shè)計。以工業(yè)設(shè)計為基礎(chǔ)，從機柜整體設(shè)計出發(fā)，機柜面板通風(fēng)孔的設(shè)計關(guān)系到機柜整體設(shè)計的美觀性。在滿足散熱需求的基礎(chǔ)之上，統(tǒng)一形式的通風(fēng)孔會讓機柜更加整潔[3]。在視覺傳達藝術(shù)與設(shè)計中，平面構(gòu)成是視覺設(shè)計的重要內(nèi)容之一，平面構(gòu)成主要是運用點、線、面的律動組合構(gòu)成不同的畫面形式。平面構(gòu)成中通常會使用到形式美法則，它包括圖形的節(jié)奏與韻律，對比與調(diào)和，對稱與均衡和變化與統(tǒng)一。在機柜面板的通風(fēng)孔設(shè)計中，我們可以將孔作為一個點狀元素，點的組合形成線狀元素，線的組合又演變?yōu)槊娴脑兀虼送L(fēng)孔的設(shè)計在遵循熱設(shè)計的基本條件之上，可遵循一定的形式美法則。形式美法則中節(jié)奏與韻律、變化與統(tǒng)一原則，在通風(fēng)孔設(shè)計中可適當(dāng)應(yīng)用。節(jié)奏是指均勻的重復(fù)，是在不斷重復(fù)中產(chǎn)生頻率節(jié)奏變化，韻律在平面設(shè)計中，體現(xiàn)為圖形在組織上合乎某種規(guī)律時所給人視覺和心理上的節(jié)奏感，有規(guī)律的節(jié)奏與韻律變化給你以輕松、優(yōu)雅的感覺，如圖5所示。這種規(guī)律應(yīng)用于通風(fēng)孔設(shè)計中，會給使用機柜的人帶來一種輕松、愉悅的感覺，相反雜亂無章的通風(fēng)孔設(shè)計從視覺傳達的角度來看，會讓人感覺疲勞、煩躁，如圖6所示。變化與統(tǒng)一原則，在通風(fēng)孔設(shè)計中表現(xiàn)為孔型在整個面板中的數(shù)量、排序及大小的變化，根據(jù)不同的面板寬度來綜合考慮通風(fēng)孔的設(shè)計，從整體上來看遵循一定的規(guī)律，有一定的統(tǒng)一性。

參考文獻

[1]邱成悌,趙惇殳,蔣全興.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].南京:東南大學(xué)出版社,2001(12):56-68.

[2]高敏.產(chǎn)品造型設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,1992.[3]趙惇殳,謝德仁,蘇翔,等.電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計手冊[M].北京:電子工業(yè)出版社,1989.

作者：王甜 丁飛  劉魯軍 單位：安徽四創(chuàng)電子股份有限公司企業(yè)技術(shù)中心