1 引言

    航天级产品具有高科技、高成本、研制周期长的特点，成本的很大一部分是消耗在环境试验上。如何既能达到预期的试验效果又能降低研制成本，缩短研制周期，成为现阶段所面临的一个难题。

    近年来，电子计算机技术的突飞猛进为我们解决这一难题提供了新的方法和手段，数字仿真技术正逐渐应用于航天产品环境试验的各个领域。

    2 环境试验技术的发展和虚拟试验的出现

    环境试验技术的发展趋势是“更快、更好、更省”。随着近年来计算机技术和现代离散数学的飞速发展，形成了以有限元法FEM、有限差分法FDM、有限容积法FVM、边界元法BEM 及有限分析法FAM 为核心的求解方法。这些方法的产生能使工程师对工程设计模型作出快速、准确的仿真，使虚拟试验技术得以实现，从而降低成本、缩短试验时间和提高试验的安全性。

    在虚拟试验的应用方面，美国等发达国家的环境试验室已成功将该技术应用到了实践中。例如，美国Sandia 公司开发了一套试验仿真工具来支持振动试验的设计以及用于评价一个组件或系统的整体可试验性，该工具称为振动试验优化虚拟环境（VETO）。在温度试验热仿真方面，由于物体传热的复杂性，建模较力学环境困难，相关应用的文献较少。但随着FLUENT 的Icepak 等商用热仿真软件的出现，使温度试验热仿真成为可能。

    3 温度试验热仿真的Icepak 软件

    Icepak 软件是专业的、面向工程师的电子产品热仿真软件，可以解决封装级、板级以及系统级的热仿真问题。建模过程快捷、网格生成与计算都是自动进行的。整个软件采用统一的集成化的环境界面，还具有广泛的模型能力、强大的解算功能和可视化后置处理。Icepak 软件在求解温度分布时，充分考虑了元件的几何因素、分布状态导热材料的传热系数及周围环境条件等，因此，求解结果较为准确。

    4 温度试验热仿真的实例

    4.1 试验状态描述

    某型电源机箱处于试验状态（见图2），其内部均分三层，外部尺寸为420X240X600mm。总热功耗200W，其中变压器50W/个，电感24W/个，可控硅40W，电容1W/个。

    1)试验箱内部尺寸为1200X1200X900mm，进风扇流量为0.7m3/s，回风口通透率87%。

    2)试验将在试件不通电、通电两个状态下进行25℃-50℃瞬态变温、保温过程。

    4.2 试验温度剖面

图1 试验温度剖面图

    4.3 试验建模

    1)按照几何参数和物理特性参数建立试验仿真模型如图2 所示，以试验箱为边界设立计算域。

    2)将电源机箱底板112 个小孔简化为格栅，采用非结构化不连续网格，使总网格数控制在223505 个，
缩短了求解时间，详见图3。

    3) 试验中考虑了试验箱进风扇和试件通电时电源机箱风扇强迫对流的影响，以及所有器件的热传导和热
辐射。

    4) 选用Icepak 提供的强迫对流中的零方程湍流模型，对于电子产品一般均选用此模型。

图2 试验几何模型

图3 试验模型中心Z 向切面网格