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능동형 전자주사식 위상배열 레이더 송수신 모듈의 공랭식 냉각에 관한 수치해석적 연구 = Numerical Analysis of Air Cooling for Transmit/Receive Modules of Active Electronically Scanned Array Radar
Active electronically scanned array radars require an effective cooling system to dissipate excessive heat for their successful operation. Unlike liquid-based cooling systems, air-based cooling systems are easy to use and require simple electrical insulation. In this study, air was used as the working fluid to dissipate heat from transmit/receive modules, and its thermal system was analyzed by modeling its thermal resistance network. The temperatures of the heat-generating elements based on air cooling were compared with those based on liquid cooling at various magnitudes of heat generated in heat-generating elements and coolant velocities. The computational results showed that an air-cooling system could sufficiently maintain the operating temperature of the elements within the limits of Re = 3,000 and 10,000 at lower and higher duty cycles with pressure drops of 50 and 1,000 Pa, respectively.
더보기능동형 전자주사식 위상배열 레이더를 정상적으로 운용하기 위해서는 내부에 탑재되는 소자의 발열을 냉각해서 정상 온도 범위로 유지해야 한다. 본 연구는 냉매의 취급 및 사용이 용이한 공랭식 냉각 방식을 송수신 모듈에 적용하여 수랭식 냉각 방식을 적용한 것만큼의 냉각 성능을 구현하는 것을 목표하였다. 열저항 기반 설계를 진행하고, 수치해석을 통해 발열량과 냉매 유속에 따른 소자의 온도 결과를 통하여 냉각 성능에 대해 분석하였다. 해석 결과, 낮은 사용률에서는 Re 수가 3,000 이상일 때 약 50 Pa의 차압을 보이며 작동온도를 만족하였고, 높은 사용률에서는 Re 수가 10,000이면 약 1,000 Pa의 차압과 함께 사용 온도를 충분히 만족하였다.
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