Drohnen-Wärmemanagement – Fallstudie

Projektdetails

Kunde: Unbekannten

Anwendung: Wi-Fi-Lieferung

Technologie: Strömungsanalyse

Industrie: Robotik

Standort: Kalifornien

Herausforderung

Drohnen werden immer nützlicher für große Unternehmen, Militärs und jeden Tag Verbraucher auf der ganzen Welt. Durch den technologischen Fortschritt werden diese fliegenden Roboter mittlerweile für zahlreiche Anwendungen genutzt, unter anderem für Such- und Rettungseinsätze, zur Überwachung, für medizinische Analysen und, in dieser Fallstudie, für den Internetzugang in abgelegenen Gebieten. Drohnen sind einzigartigen, thermischen Herausforderungen ausgesetzt. Diese Herausforderungen sind noch größer, wenn zusätzliche Geräte hinzugefügt werden, um in unterentwickelten Ländern mit oftmals rauen Bedingungen Internetzugang bereitzustellen.

Das Unternehmen arbeitet daran, diesen Zugang zu ermöglichen, entwickelte Drohnen mit internen Komponenten, die eine Reihe von Netzteilen, Motoren und Modems umfassen, die Wärme in einer angeschlossenen Kuppel ableiten. An der Unterseite der Leiterplatte befindet sich eine Antenne, die von dieser Kuppel geschützt wird. Da die Umgebung in Geschwindigkeit, Temperatur und Höhe hoch sein würde, gab es einige Zweifel, ob dieses Produktdesign erfolgreich sein würde. Um diese Zweifel auszuräumen und eine Wärme- und Luftstromanalyse für die Drohne durchführen zu lassen, richtete sich das Unternehmen an Aavid, den Unternehmensbereich für Wärmetechnik der Boyd Corporation.

Lösung

Obwohl bei der Installation der Elektronik viele Komponenten erforderlich sind, spielen diese keine Rolle für die Wärme- und Luftstromanalyse und würden im Gegenteil nur Probleme mit dem Maschendesign verursachen und den rechentechnischen Zeitaufwand bedeutend steigern.

Es stellten sich große Herausforderungen bei der Luftstromanalyse ausschließlich für den Rumpf des Flugkörpers, unter anderem die hohe Geschwindigkeit und die höhenbedingten Änderungen der Fluideigenschaften. Darüber hinaus musste ein Turbulenzmodell ausgeführt und geprüft werden, um den Erfolg der CFD-Analyse sicherzustellen.

Im Anschluss an die CFD-Analyse wurde das Turbulenzmodell angewendet. Damit alle Teile der Drohne richtig gekühlt werden können, benötigte das Modell ein komplexes Netz - vor allem aufgrund des unausgewogenen Verhältnisses von Rumpfgröße und -dicke zu den winzigen elektronischen Teilen. Um die Maschenzahl weiter zu reduzieren, wurden hohle Blöcke für die Komponenten modelliert, die ausschließlich den Luftstrom blockierten.

Ab diesem Punkt konnte Aavid eng mit diesem Kunden zusammenarbeiten, um das Design der Drohne an diese Erkenntnis anzupassen. Bei diesem Projekt war die Luftstromanalyse von größerer Bedeutung für die Prüfung und das Neudesign des Geräts als die Wärmeanalyse. Sowohl die Luftstrom- als auch die Wärmeanalyse sind oftmals entscheidend für den Erfolg eines Designs und werden für sämtliche elektronischen Geräte empfohlen, die auf neue und innovative Art und Weise in ungewöhnlichen Umgebungen genutzt werden – wie eben auch diese Drohnen.

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