基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析

海上的风力发电已经逐渐变成一种大趋势.大功率的电机对装置的散热要求很高,因此对电机进行温度场分析可以很好地指导电机冷却系统的设计.强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、噪声产生少,以及使用寿命更高等优点.本文以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象,基于流固耦合和共轭传热的分析方法,利用 Αnsys软件对正常工作下的电机进行温度场分析,从而得到电机内部主要部件的温度分布.最终,通过对一台10MW外转子电机进行流固耦合分析,对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布,得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线,为电机冷却设计提供参考.     

低速大转矩永磁电机的转子散热问题

对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料。但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁。结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响。最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性。该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义。     

高密度车用永磁电机流固耦合传热仿真分析

为了准确分析高密度车用永磁电机的温升,解决流固交界面传热系数难以确定的困难,采用流固耦合仿真法,对电机热场进行仿真分析;并提出等效绝缘层法,以有效考虑电机槽绝缘、槽楔、导线绝缘及槽内空气隙对电机温升的影响。对一台48槽8极的车用永磁电机样机,在额定运行工况下,运用ANSYSWorkbench软件中FLUENT模块仿真分析了其热场并对样机进行了温升试验。试验数据与仿真数据吻合较好,验证了该仿真分析方法的有效性和准确性。     

基于有限公式法和流固耦合的永磁牵引电动机冷却系统设计与分析

稀土永磁电机由于其高效、高功率密度的特点,在轨道交通牵引系统的设计中受到了广泛和密切的关注。由于其全封闭式结构,牵引电动机的负载能力主要受限于冷却系统的散热能力。建立了一台永磁牵引电动机的全封闭式自循环空-空冷却系统,通过对参数散热敏感性的分析,确定了适宜的冷却结构参数范围。针对该冷却结构,应用有限公式法进行三维温度场数值计算,确定了散热系统的结构参数,并用流固耦合仿真验算了计算结果。     

基于流固耦合的磁悬浮透平膨胀发电机冷却与温升特性仿真研究

与常规电机使用风冷或水冷不同,有机朗肯循环磁悬浮透平膨胀发电机可采用有机工质直接进行冷却。有机工质冷媒和散热结构对发电机温升特性影响的研究是十分必要的。以一台磁悬浮透平膨胀发电机为例,从雷诺数、散热系数等方面比较有机工质R245fa、空气和纯水三种冷却媒介散热性能的差异。建立先考虑机壳-定子-绕组的热仿真模型,分析不同散热结构下发电机的温升以选取最佳散热方式。再基于流固耦合建立磁悬浮透平膨胀发电机的有限元模型,进行冷媒及电机散热结构的优化设计分析。     

家用高压清洗机风冷串激电机流场分析及流固耦合传热研究

针对家用高压清洗机风冷串激电机定子绕组温升过高的问题,以一台HC8840F单相风冷串激电机为研究对象,建立电机全域三维流固耦合传热模型。在此基础上,使用流固耦合传热计算方法模拟获得串激电机内部流场及温度场,并搭建试验平台,通过不同工况下样机定子绕组的温升试验验证串激电机三维流固耦合传热模型的合理性。在模型验证的基础上,分析了风冷系统流场和温度场的分布规律,为结构优化设计指导方向。此外,从降耗设计的角度出发,研究了风冷系统中后端离心风轮对电机内流场与温度场的影响。仿真结果表明,内部导风轮的设置改善了气流流动,能使定子绕组平均温升降低了3.3℃。     

永磁无刷直流电机的电磁耦合器优化控制研究

永磁无刷直流电机的电磁耦合器是实现感应电能传输的重要器件,通过对电磁耦合器的优化控制设计,提高电磁耦合器的稳定性和输出增益。提出一种基于优化粒子群算法的电磁耦合器优化控制方法,首先进行了永磁无刷直流电机的电磁耦合器的等效电路设计,构建电磁耦合器控制的约束参量模型,以输出电压增益、功率损耗与效率为约束参量构建控制目标函数,实现控制算法的改进,进行了永磁无刷直流电机的电磁耦合器的优化设计。仿真实验结果表明,能有效提高永磁无刷直流电机的电磁耦合的输出稳定性,电机输出的电流增益、电压增益与输出效率高于传统方法,展示了较好的应用价值。     

基于流固耦合腕臂复合绝缘子抗风性能研究

强风环境会引起复合绝缘子伞裙发生形变,导致伞裙根部出现严重的应力集中。在周期循环风载荷作用下,伞裙根部长期处于应力疲劳状态并最终导致伞裙撕裂问题。针对上述问题,文中以铁路系统腕臂复合绝缘子为对象,建立腕臂复合绝缘子流固耦合三维仿真计算模型,研究伞裙形变量与伞裙根部应力及不同风速、不同迎风角与绝缘子伞裙形变量的关系。研究结果表明:从整体来看,根部倒角半径对形变的影响是非常小的,非重要抗风结构参数;在同一风速下,迎风角为17°时伞裙形变量最大,迎风角为84°时伞裙形变量最小;随着下倾角的增加,绝缘子伞裙边沿产生最大形变的迎风角逐渐减小;伞裙下倾角增加到7°时,同时伞裙边沿形变从5 mm平稳下降到0.85 mm,伞裙下倾角的增加有效抑制了伞裙边缘形变量的上升,对绝缘子抗风性能具有极其重要的影响。文中根据以上研究结果,优化腕臂复合绝缘子的伞裙结构,提高了绝缘子的抗风性能。     

基于流固耦合的大功率IGBT模块散热结构设计

由温度过高引起的IGBT器件失效率高达55％,提高散热器的散热效率是保证IGBT器件安全可靠运行的基础.通过对IGBT模块水冷散热进行理论分析,提出基于流场-温度场耦合的温升计算方法,并利用仿真软件对IGBT模块进行流场-温度场耦合计算,之后搭建温升试验平台,用小电流饱和压降法测量芯片温度,与仿真结果进行对比,误差在5...     

基于风冷散热的锂电池热管理数值模拟研究

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响.首先建立了18650型LiFePO4单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散热特性的影响.结果表明,电池的间距越大,其平均温度越低,温差越小,散热效果越好;单就冷却效果而...     

基于流固耦合的无人机主推进电机温度场研究

以无人机主推进电动机为研究对象,基于流固耦合传热理论,结合无人机主推进电动机通风特性及开启式结构特点,建立电动机在强冷却条件下流固耦合物理模型与数学模型,给出温度场计算方法,得出主推进电动机额定状态下温度分布及轴向剖面温度分布及主要部件的温升变化规律。对电动机进行风洞与飞行试验,并将试验结果与理论分析进行对比,验证理论分析的正确性。研究结果可为无人机主推进电动机温度场研究及优化设计提供理论依据。     

基于双向流固耦合的水轮机转轮动态特性研究

由于结构及流固耦合的复杂性,一直很难准确模拟水轮机转轮的动应力状态。利用双向流固耦合的方法,求得了水轮机转轮的动应力,得到了转轮运行中动应力的变化幅值。通过对结果的分析发现转轮应力和变形近似做周期变化,且周期和叶片与导叶个数有关。通过这种方法求出动应力后即可较准确预测转轮疲劳强度,也可对转轮在各个工况下动应力进行模拟,避免机组在转轮动应力较大的工况长期运行。同时对转轮固有频率及振型进行对比研究。相比在空气中,在水压力及离心力载荷作用下,转轮的固有频率下降约1%,这是由于水电机组刚度较强的原因,而在静水中下降较多。     

基于流固耦合压缩机吸排气压力管路的模态分析

为了研究压缩机吸排气管压力对管路模态的影响,提高空调管路模态分析的准确性,以某型号压缩机管路为对象,采用流固耦合的方法,对充压前后的吸排管进行模态仿真分析。结果表明:吸排气管内的预压力提高了吸排气管的刚度,吸排气管相同振型的固频有不同幅度的提高,故进行管路模态分析时应该考虑吸排气压力的影响。     

基于流固耦合的单管塔风振响应有限元分析

为获得更为精确的杆塔结构风振响应,尝试利用风场与杆塔结构的流固耦合作用,建立流固耦合控制方程,研究了基于流固耦合的单管塔风振响应有限元分析。结果表明,流固耦合技术可用于杆塔结构的风振分析,可以直观地模拟出结构的风振响应时程。     

车用强冷式永磁电机的多物理场耦合研究

为解决电动汽车车用高功率高速电机需要满足电磁、应力与温升多种需求的问题,本文提出一种全面多物理场的综合分析方法.以车用30 kW 8极内置式永磁同步电机为例,提出一种新型冷却方式——铁芯嵌入铜管直接冷却法.首先,运用有限元法对定子槽的槽深与槽宽比γs进行电磁设计优化;然后,通过对该电机的电磁损耗、流体流速、应力变形、热...     

盘式永磁涡流驱动器的电磁-温度耦合 解析模型

提出盘式永磁涡流驱动器的电磁-温度耦合解析模型,用于进行电磁场解析计算和温度场分析。首先,基于分离变量法建立三维电磁场解析模型用于计算磁场分布,推导转矩和涡流损耗表达式。然后,将涡流损耗作为热源,基于等效热网络法建立温度分析计算模型。电磁-温度耦合解析模型的计算是考虑材料电磁和温度特性随温度变化,通过温度迭代过程实现的。最后,利用该文提出的电磁-温度耦合解析模型,分析转矩、涡流损耗、永磁体和铜盘温升随负载的变化,并分析结构参数对转矩的影响。将解析模型结果与有限元和实验结果进行对比,证明解析模型的合理性和正确性。     

基于热固耦合的高速永磁电动机转子强度分析

表贴式永磁电动机在高速运行时,转子受到的冲击大、温度高,为了保证高温高速转子的运行强度,需要对转子进行考虑温度场的强度校核.本文基于三维温度场采用热固耦合的方法对高速永磁电动机转子强度进行分析,对比冷态与工作温度下的应力分布变化,得出高速永磁电动机必须考虑温升对转子强度影响的结论.进一步考虑过盈量、护套厚度、永磁体分段...