Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Ошол эле учурда, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн, биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтүп жатабыз.
Кыймылдаткычтын эксплуатациялык чыгымдары жана узак мөөнөттүүлүгүнөн улам кыймылдаткычтын жылуулукту башкаруу стратегиясы абдан маанилүү.Бул макалада асинхрондуу кыймылдаткычтар үчүн жылуулук башкаруу стратегиясы иштелип чыккан, бул жакшыраак туруктуулукту камсыз кылуу жана натыйжалуулугун жогорулатуу.Мындан тышкары, кыймылдаткычты муздатуу ыкмалары боюнча адабияттарды кеңири карап чыгуу жүргүзүлдү.Негизги жыйынтык катары жылуулукту бөлүштүрүүнүн белгилүү проблемасын эске алуу менен жогорку кубаттуулуктагы аба менен муздатуучу асинхрондук кыймылдаткычтын жылуулук эсеби келтирилген.Мындан тышкары, бул изилдөө учурдагы муктаждыктарын канааттандыруу үчүн эки же андан көп муздатуу стратегиялары менен комплекстүү мамилени сунуш кылат.100 кВт аба менен муздатуучу асинхрондук кыймылдаткычтын моделин жана бир эле мотордун жакшыртылган жылуулук башкаруу моделин сандык изилдөө болуп өттү, мында мотордун эффективдүүлүгүн бир кыйла жогорулатуу абаны муздатуу менен суу муздатуу системасынын айкалышы аркылуу ишке ашат. жүргүзүлгөн.Интегралдык аба менен муздатылган жана суу менен муздатылган система SolidWorks 2017 жана ANSYS Fluent 2021 версиялары аркылуу изилденген.Үч түрдүү суунун агымы (5 л/мин, 10 л/мин жана 15 л/мин) кадимки аба менен муздатылган асинхрондук кыймылдаткычтарга каршы талдоого алынган жана жеткиликтүү жарыяланган ресурстарды колдонуу менен текшерилген.Талдоо көрсөткөндөй, агымдын ар кандай ылдамдыгы үчүн (тиешелүүлүгүнө жараша 5 л/мин, 10 л/мин жана 15 л/мин) биз тиешелүү температуранын 2,94%, 4,79% жана 7,69% төмөндөшүн алдык.Ошондуктан, натыйжалар камтылган асинхрондук мотор натыйжалуу аба менен муздатылган асинхрондуу мотору салыштырганда температураны төмөндөтүү мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
Электр кыймылдаткычы заманбап инженердик илимдин негизги ойлоп табууларынын бири болуп саналат.Электр кыймылдаткычтары турмуш-тиричилик техникаларынан тартып унааларга чейин, анын ичинде автомобиль жана аэрокосмостук өнөр жайларында колдонулат.Акыркы жылдарда асинхрондук кыймылдаткычтардын (АМ) популярдуулугу алардын жогорку баштоо моментин, ылдамдыкты жакшы башкаруусунан жана орточо ашыкча жүктөө жөндөмдүүлүгүнөн улам өстү (1-сүрөт).Асинхрондуу моторлор лампочкаңызды гана жаркыратпастан, үйүңүздөгү гаджеттердин көбүн, тиш щеткаңыздан Teslaга чейин кубаттайт.ИМдеги механикалык энергия статор менен ротордун орамдарынын магнит талаасынын контактысынан түзүлөт.Мындан тышкары, IM сейрек кездешүүчү металлдардын чектелген берүүсүнөн улам жарактуу вариант болуп саналат.Бирок АДдын негизги кемчилиги алардын иштөө мөөнөтү жана эффективдүүлүгү температурага өтө сезгичтигинде.Индукциялык кыймылдаткычтар дүйнөдөгү электр энергиясынын 40%га жакынын керектейт, бул бизди бул машиналардын электр энергиясын керектөөсүн башкаруу маанилүү деп ойлошубуз керек.
Аррениус теңдемесинде иштөө температурасынын ар бир 10°С жогорулашы үчүн бүт кыймылдаткычтын иштөө мөөнөтү эки эсеге кыскарат деп айтылат.Ошондуктан, машинанын ишенимдүүлүгүн камсыз кылуу жана өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн кан басымын термикалык көзөмөлдөөгө көңүл буруу керек.Мурда жылуулук анализи көңүл бурулбай келген жана мотор дизайнерлери долбоордун тажрыйбасына же башка өлчөмдүү өзгөрмөлөргө, мисалы, орогуч токунун тыгыздыгы ж. иштин жылытуу шарттары, натыйжада машинанын көлөмү көбөйөт, демек, нарктын өсүшү.
Термикалык анализдин эки түрү бар: схемалык анализ жана сандык ыкмалар.Аналитикалык методдордун негизги артыкчылыгы - эсептөөлөрдү тез жана так жүргүзүү мүмкүнчүлүгү.Бирок, жылуулук жолдорун имитациялоо үчүн жетиштүү тактык менен схемаларды аныктоо үчүн көп күч-аракет жумшоо керек.Башка жагынан алганда, сандык ыкмалар болжолдуу түрдө эсептөө суюктуктарынын динамикасына (CFD) жана структуралык жылуулук анализине (STA) бөлүнөт, алардын экөө тең чектүү элементтер анализин (FEA) колдонушат.Сандык анализдин артыкчылыгы аппараттын геометриясын моделдештирүү мүмкүнчүлүгүн берет.Бирок, системаны орнотуу жана эсептөөлөр кээде кыйын болушу мүмкүн.Төмөндө талкууланган илимий макалалар ар кандай заманбап асинхрондук моторлордун жылуулук жана электромагниттик анализинин тандалган мисалдары болуп саналат.Бул макалалар авторлорду асинхрондук кыймылдаткычтардагы жылуулук кубулуштарын жана аларды муздатуу ыкмаларын изилдөөгө түрткү берди.
Пил-Ван Хан1 МИнин термикалык жана электромагниттик анализи менен алектенген.Термикалык анализ үчүн кесек схемаларды анализдөө методу, ал эми электромагниттик анализде убакыт боюнча өзгөрүүчү магниттик чектүү элементтер ыкмасы колдонулат.Ар кандай өнөр жайлык колдонууда термикалык ашыкча жүктөөдөн коргоону туура камсыз кылуу үчүн статордун орогунун температурасын ишенимдүү баалоо керек.Ahmed et al.2 терең жылуулук жана термодинамикалык ой-пикирлерге негизделген жогорку тартиптеги жылуулук тармагынын моделин сунуш кылган.Өнөр жайлык жылуулук коргоо максаттары үчүн термикалык моделдөө ыкмаларын иштеп чыгуу аналитикалык чечимдерден жана жылуулук параметрлерин эске алуудан пайда алып келет.
Nair et al.3 электрдик машинада жылуулук бөлүштүрүүнү болжолдоо үчүн 39 кВт IM жана 3D сандык термикалык анализдин биргелешкен анализин колдонушкан.Ying et al.4 3D температураны баалоо менен желдеткич менен муздатылган толук жабык (TEFC) IMлерди талдады.Мун жана башкалар.5 CFD аркылуу IM TEFC жылуулук агымынын касиеттерин изилдеген.LPTN мотор өтүү модели Todd et al.6 тарабынан берилген.Эксперименталдык температура маалыматтары сунушталган LPTN моделинен алынган эсептелген температуралар менен бирге колдонулат.Peter et al.7 электр кыймылдаткычтарынын жылуулук жүрүм-турумуна таасир аба агымын изилдөө үчүн CFD колдонгон.
Кабрал жана башкалар8 жөнөкөй IM жылуулук моделин сунушташкан, мында машинанын температурасы цилиндрдин жылуулук диффузиялык теңдемесин колдонуу менен алынган.Nategh et al.9 оптималдаштырылган компоненттеринин тактыгын текшерүү үчүн CFD колдонуп, өзүн-өзү желдетүүчү тартуу мотор системасын изилдеген.Ошентип, сандык жана эксперименталдык изилдөөлөр асинхрондук кыймылдаткычтардын жылуулук анализин симуляциялоо үчүн колдонулушу мүмкүн, сүрөттү караңыз.2.
Yinye et al.10 стандарттык материалдардын жалпы жылуулук касиеттерин жана машина бөлүгүн жоготуу жалпы булактарын пайдалануу менен жылуулук башкарууну жакшыртуу үчүн долбоорду сунуштады.Marco et al.11 CFD жана LPTN моделдерин колдонуу менен машинанын компоненттери үчүн муздатуу системаларын жана суу курткаларын долбоорлоо критерийлерин көрсөтүштү.Yaohui et al.12 ылайыктуу муздатуу ыкмасын тандоо жана долбоорлоо жараянынын башында аткарууну баалоо үчүн ар кандай көрсөтмөлөрдү берет.Nell et al.13 multiphysics маселе үчүн баалуулуктардын берилген диапазону, майда-чүйдөсүнө чейин жана эсептөө күчү үчүн бириктирилген электромагниттик-термикалык моделдөө үчүн моделдерди колдонууну сунуш кылган.Jean et al.14 жана Kim et al.15 3D бириктирилген FEM талаасын колдонуу менен аба менен муздатылган асинхрондук кыймылдаткычтын температурасынын бөлүштүрүлүшүн изилдешкен.Джоуль жоготууларын табуу жана аларды термикалык анализдөө үчүн колдонуу үчүн 3D eddy Current талаа анализин колдонуу менен киргизилген маалыматтарды эсептеңиз.
Michel et al.16 симуляциялар жана эксперименттер аркылуу кадимки борбордон четтөөчү муздатуу желдеткичтерин түрдүү конструкциядагы октук желдеткичтер менен салыштырышкан.Бул конструкциялардын бири ошол эле иштөө температурасын сактоо менен кыймылдаткычтын натыйжалуулугун кичинекей, бирок олуттуу жакшыртууга жетишти.
Lu et al.17 бир асинхрондуу мотордун валына темир жоготууларды баалоо үчүн Boglietti модели менен бирге барабар магниттик чынжыр ыкмасын колдонгон.Авторлор шпиндель кыймылдаткычынын ичиндеги ар кандай кесилиште магнит агымынын тыгыздыгынын бөлүштүрүлүшү бирдей деп эсептешет.Алар өз ыкмасын чектүү элементтердин анализинин жана эксперименталдык моделдердин натыйжалары менен салыштырышкан.Бул ыкманы МИ экспресс талдоо үчүн колдонсо болот, бирок анын тактыгы чектелүү.
18 сызыктуу асинхрондук кыймылдаткычтардын электромагниттик талаасын талдоо үчүн ар кандай ыкмаларды көрсөтөт.Алардын арасында реактивдүү рельстердеги кубаттуулуктун жоготууларын эсептөө ыкмалары жана тартылуу сызыктуу асинхрондук кыймылдаткычтарынын температурасынын жогорулашын болжолдоо ыкмалары баяндалган.Бул ыкмалар сызыктуу асинхрондук кыймылдаткычтардын энергияны өзгөртүү эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
Забдур жана башкалар.19 үч өлчөмдүү сандык ыкманы колдонуу менен муздаткыч курткалардын иштешин изилдеген.Муздаткыч куртка үч фазалуу IM үчүн муздаткычтын негизги булагы катары сууну колдонот, бул насостун кубаттуулугу жана максималдуу температурасы үчүн маанилүү.Rippel жана башкалар.20 суюк муздатуу тутумдарына жаңы ыкманы патенттешти, анда муздаткыч бири-бирине магниттик ламинацияда тешиктер аркылуу түзүлгөн кууш аймактар аркылуу туурасынан агып өтөт.Дерисзаде жана башкалар.21 этиленгликолдун жана суунун аралашмасын колдонуу менен автомобиль өнөр жайында тартуу кыймылдаткычтарын муздатууну эксперименталдык түрдө изилдешкен.CFD жана 3D турбуленттүү суюктуктун анализи менен ар кандай аралашмалардын иштешин баалаңыз.Boopathi et al.22 тарабынан жүргүзүлгөн симуляциялык изилдөө суу менен муздатылган кыймылдаткычтар үчүн температура диапазону (17-124°C) аба менен муздатылган кыймылдаткычтарга (104-250°C) караганда бир кыйла аз экенин көрсөттү.Алюминий суу менен муздатылган мотордун максималдуу температурасы 50,4% га, ал эми PA6GF30 суу менен муздатылган мотордун максималдуу температурасы 48,4% га төмөндөйт.Bezukov et al.23 суюк муздатуу системасы менен кыймылдаткычтын дубалынын жылуулук өткөрүмдүүлүк боюнча масштаб түзүү таасирин баалады.Изилдөөлөр көрсөткөндөй, калыңдыгы 1,5 мм болгон оксид пленкасы жылуулук өткөрүүнү 30% азайтат, күйүүчү майдын чыгымын көбөйтөт жана кыймылдаткыч күчүн азайтат.
Tanguy ж.агымдын ылдамдыгы жана жалпы муздатуу натыйжалуулугун ортосунда күчтүү байланыш түзүлдү.Ha et al.25 мунай пленкасын бирдей бөлүштүрүү жана кыймылдаткычты муздатуу эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн тамчылатуучу саптамаларды сопло катары колдонууну сунушташты.
Nandi et al.26 кыймылдаткыч аткаруу жана жылуулук башкаруу боюнча L түрүндөгү жалпак жылуулук түтүктөр таасирин талдоого алган.Жылуулук түтүгүнүн бууланткыч бөлүгү мотор корпусуна орнотулат же мотордун валына көмүлөт, ал эми конденсатор бөлүгү орнотулуп, айлануучу суюктук же аба менен муздатылат.Bellettre жана башкалар.27 убактылуу кыймылдаткыч статор үчүн PCM катуу-суюк муздатуу системасын изилдеген.PCM жашыруун жылуулук энергиясын сактоо менен ысык чекиттин температурасын төмөндөтүп, орогуч баштарды импрегнациялайт.
Ошентип, мотордун иштеши жана температурасы ар кандай муздатуу стратегияларын колдонуу менен бааланат, сүрөттү караңыз.3. Бул муздатуу схемалары орамдардын, пластинкалардын, орогуч баштардын, магниттердин, каркастардын жана акыркы пластинкалардын температурасын көзөмөлдөө үчүн арналган.
Суюк муздатуу системалары эффективдүү жылуулук өткөрүмдүүлүгү менен белгилүү.Бирок кыймылдаткычтын тегерегине муздаткыч сордурганда көп энергия керектелет, бул кыймылдаткычтын эффективдүү кубаттуулугун азайтат.Аба муздатуу системалары, тескерисинче, арзан баада жана жаңыртуу оңой болгондуктан кеңири колдонулган ыкма.Бирок, суюк муздатуу системаларына караганда дагы эле эффективдүү эмес.Суюктук менен муздатылган системанын жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүн кошумча энергияны керектебестен аба менен муздатылган системанын арзан баасын айкалыштыра ала турган комплекстүү мамиле керек.
Бул макалада AD жылуулук жоготуулар тизмеси жана талдоо.Бул маселенин механизми, ошондой эле асинхрондук кыймылдаткычтарды жылытуу жана муздатуу Муздатуу стратегиялары аркылуу асинхрондук кыймылдаткычтардагы жылуулукту жоготуу бөлүмүндө түшүндүрүлөт.Асинхрондук кыймылдаткычтын ядросунун жылуулук жоготуусу жылуулукка айланат.Ошондуктан, бул макалада өткөргүч жана мажбурланган конвекция аркылуу кыймылдаткычтын ичиндеги жылуулук берүү механизми талкууланат.Үзгүлтүксүздүк теңдемелерин, Навье-Стокс/импульстук теңдемелерди жана энергетикалык теңдемелерди колдонуу менен ИМди термикалык моделдөө баяндалган.Окумуштуулар электр кыймылдаткычынын жылуулук режимин башкаруунун бир гана максаты үчүн статордун орамдарынын температурасын баалоо үчүн IM аналитикалык жана сандык термикалык изилдөөлөрдү жүргүзүштү.Бул макала аба менен муздатылган IMлердин термикалык анализине жана CAD моделдештирүү жана ANSYS Fluent симуляциясын колдонуу менен интегралдык аба менен муздатылган жана суу менен муздатылган IMлердин термикалык анализине багытталган.Ал эми аба менен муздатуучу жана суу менен муздатуучу системалардын комплекстүү өркүндөтүлгөн моделинин жылуулук артыкчылыктары терең талдоого алынган.Жогоруда айтылгандай, бул жерде келтирилген документтер асинхрондук кыймылдаткычтардын жылуулук кубулуштары жана муздатуу жаатындагы техниканын абалы жөнүндө кыскача маалымат эмес, бирок алар асинхрондук кыймылдаткычтардын ишенимдүү иштешин камсыз кылуу үчүн чечиле турган көптөгөн көйгөйлөрдү көрсөтөт. .
Жылуулук жоготуу, адатта, жез жоготуу, темир жоготуу жана сүрүлүү / механикалык жоготуу болуп бөлүнөт.
Жез жоготуулары өткөргүчтүн каршылыгынан улам Joule ысытуунун натыйжасы болуп саналат жана 10,28 катары баалоого болот:
мында q̇g - пайда болгон жылуулук, I жана Ve - тиешелүүлүгүнө жараша номиналдык ток жана чыңалуу, ал эми Re - жез каршылыгы.
Темир жоготуу, ошондой эле мите жоготуу катары белгилүү, негизинен убакыт өзгөрүп магнит талаасынан улам AM гистерезис жана куюлган ток жоготууларды себеп жоготуу экинчи негизги түрү болуп саналат.Алар кеңейтилген Штайнмец теңдемеси менен сандык бааланат, алардын коэффициенттери иштөө шарттарына жараша туруктуу же өзгөрүлмө деп эсептелинет10,28,29.
мында Khn - өзөктүк жоготуу диаграммасынан алынган гистерезис жоготуу коэффициенти, Кен - куюлган токтун жоготуу коэффициенти, N - гармоникалык индекс, Bn жана f - тиешелүүлүгүнө жараша, синусоидалдык эмес дүүлүктүрүүнүн эң жогорку агымынын тыгыздыгы жана жыштыгы.Жогорудагы теңдемени төмөнкүчө жөнөкөйлөтүүгө болот10,29:
Алардын арасында, K1 жана K2 негизги жоготуу фактору жана куюлган ток жоготуу (qec), гистерезис жоготуу (qh) жана ашыкча жоготуу (qex) болуп саналат.
Шамал жүгү жана сүрүлүү жоготуулар IM механикалык жоготуулардын эки негизги себеби болуп саналат.Шамал жана сүрүлүү жоготуулары 10,
Формулада n – айлануу ылдамдыгы, Kfb – сүрүлүү жоготууларынын коэффициенти, D – ротордун тышкы диаметри, l – ротордун узундугу, G – ротордун салмагы 10.
Кыймылдаткычтын ичиндеги жылуулук берүүнүн негизги механизми бул мисалга колдонулган Пуассон теңдемеси30 менен аныкталгандай, өткөргүч жана ички жылытуу аркылуу болот:
Иш учурунда, белгилүү бир убакыттан кийин мотор стабилдүү абалга жеткенде, пайда болгон жылуулук беттик жылуулук агымынын тынымсыз ысышы менен болжолдонсо болот.Демек, кыймылдаткычтын ичиндеги өткөрүмдүүлүк ички жылуулукту чыгаруу менен ишке ашат деп болжолдоого болот.
Канаттар менен курчап турган атмосферанын ортосундагы жылуулуктун өтүшү суюктук тышкы күчтүн таасири менен белгилүү бир багытта кыймылга мажбур болгондо мажбурланган конвекция деп эсептелет.Конвекцияны 30 катары көрсөтсө болот:
мында h - жылуулук берүү коэффициенти (Вт/м2 К), А - беттин аянты, ΔT - жылуулук өткөрүүчү бет менен бетке перпендикуляр болгон муздаткычтын ортосундагы температура айырмасы.Нуссельт саны (Nu) чек арага перпендикуляр болгон конвективдик жана өткөргүч жылуулук өткөрүмдүүлүктүн катышынын өлчөмү болуп саналат жана ламинардык жана турбуленттүү агымдын мүнөздөмөлөрүнүн негизинде тандалат.Эмпирикалык методго ылайык, турбуленттик агымдын Нуссельт саны адатта Рейнольдс саны жана Прандтл саны менен байланышкан, 30 менен туюнтулган:
мында h – конвективдүү жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти (Вт/м2 К), l – мүнөздүү узундук, λ – суюктуктун жылуулук өткөрүмдүүлүгү (Вт/м К), ал эми Прандтль саны (Pr) – жылуулук өткөрүмдүүлүктүн катышынын өлчөмү. импульстун диффузия коэффициенти 30 катары аныкталуучу жылуулук диффузиясына (же жылуулук чек ара катмарынын ылдамдыгына жана салыштырмалуу калыңдыгына) карата:
мында k жана cp тиешелүүлүгүнө жараша суюктуктун жылуулук өткөрүмдүүлүгү жана салыштырма жылуулук сыйымдуулугу.Жалпысынан алганда, аба жана суу электр кыймылдаткычтары үчүн таралган муздатуучу болуп саналат.Айлана-чөйрөнүн температурасында аба менен суунун суюктук касиеттери 1-таблицада көрсөтүлгөн.
IM термикалык моделдөө төмөнкү божомолдорго негизделген: 3D стабилдүү абал, турбуленттүү агым, аба идеалдуу газ, аз нурлануу, Ньютон суюктугу, кысылбаган суюктук, тайгаланбоо абалы жана туруктуу касиеттери.Демек, суюктук аймактагы массанын, импульстун жана энергиянын сакталуу мыйзамдарын аткаруу үчүн төмөнкү теңдемелер колдонулат.
Жалпы учурда, массаны сактоо теңдемеси суюктук менен клеткага таза масса агымына барабар, формула менен аныкталат:
Ньютондун экинчи мыйзамы боюнча суюк бөлүкчөнүн импульстун өзгөрүү ылдамдыгы ага таасир этүүчү күчтөрдүн суммасына барабар жана импульстун жалпы сакталуу теңдемесин вектордук түрдө төмөнкүчө жазууга болот:
Жогорудагы теңдемедеги ∇p, ∇∙τij жана ρg терминдери тиешелүүлүгүнө жараша басым, илешкектүүлүк жана тартылуу күчүн билдирет.Машиналарда муздаткыч катары колдонулуучу муздаткычтар (аба, суу, май ж. б.) негизинен Ньютондук деп эсептелет.Бул жерде көрсөтүлгөн теңдемелер жылышуу стресси менен жылуу багытына перпендикуляр ылдамдык градиентинин (деформациянын ылдамдыгы) ортосундагы сызыктуу байланышты гана камтыйт.Туруктуу илешкектүүлүк жана туруктуу агымды эске алуу менен (12) теңдемени 31ге өзгөртүүгө болот:
Термодинамиканын биринчи мыйзамы боюнча суюк бөлүкчөнүн энергиясынын өзгөрүү ылдамдыгы суюктук бөлүкчөсүнөн пайда болгон таза жылуулук менен суюктук бөлүкчөлөрүнүн таза кубаттуулугунун суммасына барабар.Ньютондук кысылган илешкек агымы үчүн энергияны үнөмдөө теңдемеси төмөнкүчө чагылдырууга болот31:
мында Cp – туруктуу басымдагы жылуулук сыйымдуулугу, ал эми ∇ ∙ (k∇T) термини суюк клетканын чек арасы аркылуу жылуулук өткөрүмдүүлүккө байланыштуу, мында k жылуулук өткөрүмдүүлүктү билдирет.Механикалык энергиянын жылуулукка айлануусу \(\varnothing\) (б.а. илешкектүү диссипация функциясы) менен каралат жана төмөнкүчө аныкталат:
Бул жерде \(\rho\) суюктуктун тыгыздыгы, \(\mu\) суюктуктун илешкектүүлүгү, u, v жана w - тиешелүүлүгүнө жараша суюктуктун ылдамдыгынын x, y, z багытынын потенциалы.Бул термин механикалык энергиянын жылуулук энергиясына айланышын сүрөттөйт жана аны этибарга албай коюуга болот, анткени суюктуктун илешкектүүлүгү өтө жогору жана суюктуктун ылдамдык градиенти өтө чоң болгондо гана маанилүү.Туруктуу агым, туруктуу салыштырма жылуулук жана жылуулук өткөрүмдүүлүк учурда энергетикалык теңдеме төмөнкүдөй өзгөртүлөт:
Бул негизги теңдемелер декарттык координаттар системасында ламинардык агым үчүн чечилет.Бирок, башка көптөгөн техникалык көйгөйлөр сыяктуу эле, электр машиналарынын иштеши биринчи кезекте турбуленттүү агымдарга байланыштуу.Ошондуктан, бул теңдемелер турбуленттүүлүк моделдөө үчүн Рейнольдс Навье-Стокс (RANS) орточо ыкмасын түзүү үчүн өзгөртүлгөн.
Бул иште ANSYS FLUENT 2021 программасы CFD моделдөө үчүн тиешелүү чектик шарттар менен тандалып алынган, мисалы каралып жаткан модель: кубаттуулугу 100 кВт аба муздаткычы бар асинхрондук кыймылдаткыч, ротордун диаметри 80,80 мм, диаметри. статордун 83,56 мм (ички) жана 190 мм (тышкы), аба боштугу 1,38 мм, жалпы узундугу 234 мм, көлөмү , кабыргаларынын калыңдыгы 3 мм..
Андан кийин SolidWorks аба менен муздатылган кыймылдаткыч модели ANSYS Fluentке импорттолуп, симуляцияланат.Мындан тышкары, алынган натыйжалар аткарылган симуляциянын тактыгын камсыз кылуу үчүн текшерилет.Кошумчалай кетсек, интеграцияланган аба жана суу менен муздатылган IM SolidWorks 2017 программалык камсыздоосу менен моделдештирилген жана ANSYS Fluent 2021 программасынын жардамы менен симуляцияланган (4-сүрөт).
Бул моделдин дизайны жана өлчөмдөрү Siemens 1LA9 алюминий сериясынан шыктанган жана SolidWorks 2017де моделденген. Модель симуляциялык программанын муктаждыктарына ылайыктуу бир аз өзгөртүлгөн.ANSYS Workbench 2021 менен моделдөөдө керексиз бөлүктөрдү алып салуу, филелерди, фаскаларды жана башкаларды алып салуу менен CAD моделдерин өзгөртүңүз.
Дизайн инновациясы – бул суу куртка, анын узундугу биринчи моделдин симуляциясынын жыйынтыгы менен аныкталган.ANSYSде белди колдонууда эң жакшы натыйжаларды алуу үчүн суу курткасынын симуляциясына айрым өзгөртүүлөр киргизилди.IM ар кандай бөлүктөрү сүрөттө көрсөтүлгөн.5a–f.
(А).Ротордун өзөгү жана IM вал.(б) IM статорунун өзөгү.(c) IM статорунун орамасы.(г) МИнин тышкы рамкасы.(e) IM суу куртка.f) аба жана суу менен муздатылган IM моделдеринин айкалышы.
Валга орнотулган желдеткич канаттардын бетинде 10 м/сек абанын туруктуу агымын жана 30 °С температураны камсыз кылат.Ченемдин мааниси бул макалада талданган кан басымынын мүмкүнчүлүгүнө жараша туш келди тандалып алынат, ал адабиятта көрсөтүлгөндөн жогору.Ысык зонага ротор, статор, статор орогучтары жана ротордук капас тилкелери кирет.Статор менен ротордун материалдары болоттон, орогучтары жана капас штангалары жезден, рамкасы жана кабыргалары алюминийден.Бул аймактарда пайда болгон жылуулук электромагниттик кубулуштар менен шартталган, мисалы, жез катушкасынан тышкы ток өткөндө Джоуль жылытуу, ошондой эле магнит талаасынын өзгөрүшү.Ар кандай компоненттердин жылуулук чыгаруу ылдамдыгы 100 кВт ИМ үчүн ар кандай адабияттардан алынган.
Интегралдык аба менен муздатылган жана суу менен муздатылган ИМ, жогоруда көрсөтүлгөн шарттардан тышкары, ошондой эле суу курткасын камтыйт, анда жылуулук өткөрүмдүүлүк мүмкүнчүлүктөрү жана насостун кубаттуулугу ар кандай суунун агымынын ылдамдыгы (5 л/мин, 10 л/мин) үчүн талданган. жана 15 л/мин).Бул клапан минималдуу клапан катары тандалды, анткени 5 л/мүнөттөн төмөн агымдар үчүн натыйжалар олуттуу өзгөргөн жок.Кошумчалай кетсек, максималдуу маани катары 15 л/мин агымдын ылдамдыгы тандалып алынган, анткени температуранын төмөндөшүн улантканына карабастан насостун кубаттуулугу кыйла жогорулаган.
Ар кандай IM моделдери ANSYS Fluentке импорттолгон жана андан ары ANSYS Design Modeler аркылуу редакцияланган.Андан ары кыймылдаткычтын айланасындагы абанын кыймылын талдоо жана атмосферага жылуулуктун кетүүсүн изилдөө үчүн АДдын айланасында өлчөмдөрү 0,3 × 0,3 × 0,5 м болгон куту түрүндөгү корпус курулган.Окшош анализдер интеграцияланган аба жана суу менен муздатылган IM үчүн жасалды.
IM модели CFD жана FEM сандык ыкмаларын колдонуу менен моделделет.Чечимди табуу үчүн доменди белгилүү бир сандагы компоненттерге бөлүү үчүн торлор CFDде курулган.Кыймылдаткыч тетиктеринин жалпы комплекстүү геометриясы үчүн тиешелүү элементтердин өлчөмдөрү бар тетраэдрдик торлор колдонулат.Бардык интерфейстер так беттик жылуулук өткөрүмдүүлүк натыйжаларын алуу үчүн 10 катмар менен толтурулган.Эки MI моделинин тор геометриясы сүрөттө көрсөтүлгөн.6а, б.
Энергетикалык теңдеме кыймылдаткычтын ар кандай аймактарында жылуулук өткөрүүнү изилдөөгө мүмкүндүк берет.Стандарттык дубал функциялары менен K-epsilon турбуленттик модели сырткы беттин айланасында турбуленттүүлүктүн модели үчүн тандалган.Модель кинетикалык энергияны (Эк) жана турбуленттик диссипацияны (эпсилон) эске алат.Жез, алюминий, болот, аба жана суу тиешелүү колдонмолордо колдонуу үчүн стандарттык касиеттери үчүн тандалып алынган.Жылуулук таркатуунун ылдамдыгы (2-таблицаны караңыз) киргизүү катары берилген жана батарейканын ар кандай зоналары 15, 17, 28, 32 деп коюлган. Мотор корпусунун үстүндөгү абанын ылдамдыгы эки мотор модели үчүн 10 м/с болуп орнотулган. Мындан тышкары, суу куртка үчүн үч түрдүү суунун нормасы эске алынган (5 л/мин, 10 л/мин жана 15 л/мин).Көбүрөөк тактык үчүн, бардык теңдемелердин калдыктары 1 × 10–6га барабар коюлду.Navier Prime (NS) теңдемелерин чечүү үчүн ЖӨНӨКӨ (Басым теңдемелери үчүн жарым-жашыруун ыкма) алгоритмин тандаңыз.Гибриддик инициализация аяктагандан кийин, орнотуу 7-сүрөттө көрсөтүлгөндөй 500 итерацияны аткарат.
Посттун убактысы: 24-июль 2023-ж