Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Kasutate piiratud CSS-i toega brauseri versiooni.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada värskendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Vahepeal näitame pideva toe tagamiseks saiti ilma stiilide ja JavaScriptita.
Mootori kasutuskulude ja pikaealisuse tõttu on õige mootori soojusjuhtimise strateegia äärmiselt oluline.Selles artiklis on välja töötatud asünkroonmootorite soojusjuhtimise strateegia, mis tagab parema vastupidavuse ja tõhususe.Lisaks viidi läbi ulatuslik kirjanduse ülevaade mootori jahutusmeetodite kohta.Põhitulemusena on antud suure võimsusega õhkjahutusega asünkroonmootori soojusarvutus, võttes arvesse üldtuntud soojusjaotuse probleemi.Lisaks pakub käesolev uuring välja integreeritud lähenemisviisi kahe või enama jahutusstrateegiaga, et rahuldada praegusi vajadusi.100 kW õhkjahutusega asünkroonmootori mudeli ja sama mootori täiustatud soojusjuhtimise mudeli numbriline uuring, kus õhkjahutuse ja integreeritud vesijahutussüsteemi kombinatsiooniga saavutatakse mootori efektiivsuse oluline tõus. läbi viidud.Integreeritud õhk- ja vesijahutusega süsteemi uuriti SolidWorks 2017 ja ANSYS Fluent 2021 versioonide abil.Kolme erinevat veevoolu (5 l/min, 10 l/min ja 15 l/min) analüüsiti tavaliste õhkjahutusega asünkroonmootorite suhtes ja kontrolliti olemasolevate avaldatud ressursside abil.Analüüs näitab, et erinevate voolukiiruste korral (vastavalt 5 l/min, 10 l/min ja 15 l/min) saavutasime vastava temperatuuri languse 2,94%, 4,79% ja 7,69%.Seetõttu näitavad tulemused, et sisseehitatud asünkroonmootor võib õhujahutusega asünkroonmootoriga võrreldes temperatuuri tõhusalt alandada.
Elektrimootor on kaasaegse inseneriteaduse üks peamisi leiutisi.Elektrimootoreid kasutatakse kõiges alates kodumasinatest kuni sõidukiteni, sealhulgas autotööstuses ja kosmosetööstuses.Viimastel aastatel on asünkroonmootorite (AM) populaarsus kasvanud tänu nende suurele käivitusmomendile, heale kiiruse reguleerimisele ja mõõdukale ülekoormusvõimele (joon. 1).Asünkroonmootorid mitte ainult ei pane teie lambipirnid hõõguma, vaid annavad toite enamikule teie kodus olevatest vidinatest alates hambaharjast kuni Teslani.Mehaaniline energia IM-is tekib staatori ja rootori mähiste magnetvälja kokkupuutel.Lisaks on IM haruldaste muldmetallide piiratud pakkumise tõttu mõistlik valik.AD-de peamine puudus on aga see, et nende eluiga ja efektiivsus on väga tundlikud temperatuuri suhtes.Asünkroonmootorid tarbivad umbes 40% maailma elektrist, mis peaks panema meid arvama, et nende masinate energiatarbimise juhtimine on kriitilise tähtsusega.
Arrheniuse võrrand ütleb, et iga 10°C töötemperatuuri tõusu korral lüheneb kogu mootori eluiga poole võrra.Seetõttu tuleb masina töökindluse tagamiseks ja tootlikkuse tõstmiseks pöörata tähelepanu vererõhu termilisele kontrollile.Varem on termoanalüüsi tähelepanuta jäetud ja mootorikonstruktorid on probleemiga arvestanud ainult äärealadel, tuginedes projekteerimiskogemusele või muudele mõõtmete muutujatele, nagu mähise voolutihedus jne. Need lähenemisviisid toovad kaasa suurte ohutusvarude rakendamise halvima korpuse küttetingimused, mille tulemuseks on masina mõõtmete suurenemine ja seega ka kulude suurenemine.
Termoanalüüsi on kahte tüüpi: koondahela analüüs ja numbrilised meetodid.Analüütiliste meetodite peamine eelis on võimalus teha arvutusi kiiresti ja täpselt.Siiski tuleb teha märkimisväärseid jõupingutusi, et määratleda ahelad piisava täpsusega, et simuleerida soojusradasid.Teisest küljest jagunevad numbrilised meetodid laias laastus arvutuslikuks vedeliku dünaamikaks (CFD) ja struktuurseks termiliseks analüüsiks (STA), mis mõlemad kasutavad lõplike elementide analüüsi (FEA).Numbrianalüüsi eeliseks on see, et see võimaldab modelleerida seadme geomeetriat.Kuid süsteemi seadistamine ja arvutused võivad mõnikord olla keerulised.Allpool käsitletavad teadusartiklid on valitud näited erinevate kaasaegsete asünkroonmootorite termilise ja elektromagnetilise analüüsi kohta.Need artiklid ajendasid autoreid uurima asünkroonmootorite soojusnähtusi ja nende jahutamise meetodeid.
Pil-Wan Han1 tegeles MI termilise ja elektromagnetilise analüüsiga.Termoanalüüsiks kasutatakse koondahela analüüsi meetodit ja elektromagnetilise analüüsi jaoks ajas muutuva magnetilise lõplike elementide meetodit.Termilise ülekoormuskaitse nõuetekohaseks tagamiseks igas tööstuslikus rakenduses tuleb staatori mähise temperatuuri usaldusväärselt hinnata.Ahmed jt 2 pakkusid välja kõrgema järgu soojusvõrgu mudeli, mis põhines sügavatel termilistel ja termodünaamilistel kaalutlustel.Tööstusliku soojuskaitse eesmärkidel kasutatavate termilise modelleerimise meetodite väljatöötamisel on kasulikud analüütilised lahendused ja soojusparameetrite arvestamine.
Nair jt 3 kasutasid elektrimasina soojusjaotuse ennustamiseks 39 kW IM-i ja 3D numbrilise termoanalüüsi kombineeritud analüüsi.Ying jt 4 analüüsisid ventilaatorjahutusega täielikult suletud (TEFC) IM-e 3D-temperatuuri hinnanguga.Moon jt.5 uuris IM TEFC soojusvoo omadusi CFD abil.LPTN mootori ülemineku mudeli andsid Todd et al.6.Eksperimentaalseid temperatuuriandmeid kasutatakse koos kavandatud LPTN-mudelist tuletatud arvutatud temperatuuridega.Peter et al.7 kasutasid CFD-d, et uurida õhuvoolu, mis mõjutab elektrimootorite soojuslikku käitumist.
Cabral jt 8 pakkusid välja lihtsa IM termilise mudeli, milles masina temperatuur saadi silindri soojuse difusiooni võrrandi rakendamisel.Nategh jt 9 uurisid iseventilatsiooniga veomootorisüsteemi, kasutades optimeeritud komponentide täpsuse testimiseks CFD-d.Seega saab asünkroonmootorite termilise analüüsi simuleerimiseks kasutada numbrilisi ja eksperimentaalseid uuringuid, vt joonis fig.2.
Yinye jt 10 pakkusid välja projekti soojusjuhtimise parandamiseks, kasutades ära standardsete materjalide ühiseid soojusomadusi ja masinaosade kadumise tavalisi allikaid.Marco et al.11 esitasid kriteeriumid masinakomponentide jahutussüsteemide ja veesärgi projekteerimiseks, kasutades CFD ja LPTN mudeleid.Yaohui et al.12 pakuvad erinevaid juhiseid sobiva jahutusmeetodi valimiseks ja jõudluse hindamiseks projekteerimisprotsessi alguses.Nell jt.13 tegid ettepaneku kasutada mudeleid ühendatud elektromagnet-termilise simulatsiooni jaoks etteantud väärtuste vahemiku, detailsuse taseme ja arvutusvõimsuse jaoks multifüüsika probleemi jaoks.Jean jt 14 ja Kim jt 15 uurisid õhkjahutusega asünkroonmootori temperatuurijaotust, kasutades 3D sidestatud FEM välja.Arvutage sisendandmed 3D pöörisvooluvälja analüüsi abil, et leida džauli kadusid ja kasutada neid termilise analüüsi jaoks.
Michel et al.16 võrdlesid tavalisi tsentrifugaaljahutusventilaatoreid erineva konstruktsiooniga aksiaalventilaatoritega simulatsioonide ja katsete abil.Üks neist konstruktsioonidest saavutas mootori efektiivsuse väikese, kuid olulise paranemise, säilitades samal ajal sama töötemperatuuri.
Lu et al.17 kasutasid asünkroonmootori võlli rauakadude hindamiseks samaväärset magnetahela meetodit koos Boglietti mudeliga.Autorid eeldavad, et magnetvoo tiheduse jaotus spindli mootori mis tahes ristlõikes on ühtlane.Nad võrdlesid oma meetodit lõplike elementide analüüsi ja eksperimentaalsete mudelite tulemustega.Seda meetodit saab kasutada MI ekspressanalüüsiks, kuid selle täpsus on piiratud.
18 esitab erinevaid meetodeid lineaarasünkroonmootorite elektromagnetvälja analüüsimiseks.Nende hulgas on kirjeldatud meetodeid võimsuskadude hindamiseks reaktiivrööbastes ja meetodeid veojõu lineaarasünkroonmootorite temperatuuritõusu ennustamiseks.Neid meetodeid saab kasutada lineaarsete asünkroonmootorite energia muundamise efektiivsuse parandamiseks.
Zabdur et al.19 uuris jahutussärkide jõudlust kolmemõõtmelise numbrilise meetodi abil.Jahutussärg kasutab kolmefaasilise IM-i peamise jahutusvedeliku allikana vett, mis on oluline pumpamiseks vajaliku võimsuse ja maksimaalsete temperatuuride jaoks.Rippel jt.20 on patenteerinud uue lähenemisviisi vedelikjahutussüsteemidele, mida nimetatakse põiksuunaliseks lamineeritud jahutuseks, mille puhul külmutusagens voolab risti läbi kitsaste piirkondade, mis on moodustatud üksteise magnetlaminatsiooni aukudest.Deriszade jt.21 uuris eksperimentaalselt veomootorite jahutamist autotööstuses, kasutades etüleenglükooli ja vee segu.Hinnake erinevate segude toimivust CFD ja 3D turbulentse vedeliku analüüsiga.Boopathi jt simulatsiooniuuring22 näitas, et vesijahutusega mootorite (17-124°C) temperatuurivahemik on oluliselt väiksem kui õhkjahutusega mootoritel (104-250°C).Alumiiniumist vesijahutusega mootori maksimaalset temperatuuri vähendatakse 50,4% ja PA6GF30 vesijahutusega mootori maksimaalset temperatuuri 48,4%.Bezukov et al.23 hindasid katlakivi moodustumise mõju mootori seina soojusjuhtivusele vedelikjahutussüsteemiga.Uuringud on näidanud, et 1,5 mm paksune oksiidkile vähendab soojusülekannet 30%, suurendab kütusekulu ja vähendab mootori võimsust.
Tanguy et al.24 viisid läbi katseid erinevate voolukiiruste, õli temperatuuride, pöörlemiskiiruste ja sissepritserežiimidega elektrimootoritele, kasutades jahutusvedelikuna määrdeõli.Voolukiiruse ja üldise jahutuse efektiivsuse vahel on kindlaks tehtud tugev seos.Ha et al.25 soovitasid kasutada düüsidena tilguti otsikuid, et õlikile ühtlaselt jaotada ja mootori jahutuse efektiivsust maksimeerida.
Nandi et al.26 analüüsisid L-kujuliste lamedate soojustorude mõju mootori jõudlusele ja soojusjuhtimisele.Soojustoru aurusti osa paigaldatakse mootori korpusesse või maetakse mootori võlli ning kondensaatoriosa paigaldatakse ja jahutatakse ringleva vedeliku või õhuga.Bellettre et al.27 uuris PCM tahke-vedelik jahutussüsteemi transientmootori staatori jaoks.PCM immutab mähispead, alandades kuuma punkti temperatuuri, salvestades latentse soojusenergia.
Seega hinnatakse mootori jõudlust ja temperatuuri erinevate jahutusstrateegiate abil, vt joonis fig.3. Need jahutusahelad on ette nähtud mähiste, plaatide, mähispeade, magnetite, karkassi ja otsaplaatide temperatuuri reguleerimiseks.
Vedeljahutussüsteemid on tuntud oma tõhusa soojusülekande poolest.Jahutusvedeliku ümber mootori pumpamine kulutab aga palju energiat, mis vähendab mootori efektiivset võimsust.Õhkjahutussüsteemid on seevastu laialdaselt kasutatav meetod nende madala hinna ja hõlpsa uuendamise tõttu.Kuid see on endiselt vähem tõhus kui vedelikjahutussüsteemid.Vaja on integreeritud lähenemisviisi, mis suudab ühendada vedelikjahutusega süsteemi kõrge soojusülekandevõime õhkjahutusega süsteemi madalate kuludega ilma täiendavat energiat tarbimata.
Selles artiklis loetletakse ja analüüsitakse AD soojuskadusid.Selle probleemi mehhanismi, samuti asünkroonmootorite kütmist ja jahutamist selgitatakse jaotises Asünkroonmootorite soojuskadu jahutusstrateegiate kaudu.Asünkroonmootori südamiku soojuskadu muundatakse soojuseks.Seetõttu käsitletakse selles artiklis soojusülekande mehhanismi mootori sees juhtivuse ja sundkonvektsiooni teel.Kirjeldatud on IM-i termiline modelleerimine, kasutades järjepidevusvõrrandeid, Navier-Stokes'i / impulsi võrrandeid ja energiavõrrandeid.Teadlased viisid läbi IM analüütilised ja numbrilised termilised uuringud, et hinnata staatori mähiste temperatuuri ainult elektrimootori soojusrežiimi juhtimise eesmärgil.See artikkel keskendub õhkjahutusega IM-de termilisele analüüsile ning integreeritud õhk- ja vesijahutusega IM-ide termilisele analüüsile, kasutades CAD-modelleerimist ja ANSYS Fluent simulatsiooni.Ja õhkjahutusega ja vesijahutusega süsteemide integreeritud täiustatud mudeli soojuslikke eeliseid analüüsitakse põhjalikult.Nagu eespool mainitud, ei ole siin loetletud dokumendid kokkuvõte tehnika tasemest termonähtuste ja asünkroonmootorite jahutuse valdkonnas, kuid need viitavad paljudele probleemidele, mis vajavad lahendamist asünkroonmootorite töökindla töö tagamiseks. .
Soojuskadu jagatakse tavaliselt vasekod, rauakaod ja hõõrdekadu/mehaanilised kaod.
Vase kaod tulenevad džauli kuumutamisest juhtme eritakistuse tõttu ja neid saab mõõta kui 10,28:
kus q̇g on tekkiv soojus, I ja Ve on vastavalt nimivool ja -pinge ning Re on vase takistus.
Raua kadu, tuntud ka kui parasiitkadu, on teine peamine kadude tüüp, mis põhjustab AM-is hüstereesi ja pöörisvoolukadusid, mis on peamiselt põhjustatud ajas muutuvast magnetväljast.Neid kvantifitseeritakse laiendatud Steinmetzi võrrandiga, mille koefitsiente võib sõltuvalt töötingimustest pidada konstantseteks või muutuvateks10,28,29.
kus Khn on südamiku kadude diagrammilt tuletatud hüstereesi kadudegur, Ken on pöörisvoolu kadude tegur, N on harmooniline indeks, Bn ja f on vastavalt mittesinusoidse ergastuse tippvoo tihedus ja sagedus.Ülaltoodud võrrandit saab veelgi lihtsustada järgmiselt10,29:
Nende hulgas on K1 ja K2 vastavalt südamiku kadude tegur ja pöörisvoolukadu (qec), hüstereesikadu (qh) ja liigne kadu (qex).
Tuulekoormus ja hõõrdekadud on IM-i mehaaniliste kadude kaks peamist põhjust.Tuule- ja hõõrdekaod on 10,
Valemis n on pöörlemiskiirus, Kfb on hõõrdekadude koefitsient, D on rootori välisläbimõõt, l on rootori pikkus, G on rootori 10 kaal.
Mootori soojusülekande peamine mehhanism toimub juhtivuse ja sisemise kuumenemise kaudu, mis on määratud selle näite puhul rakendatud Poissoni võrrandiga30:
Töötamise ajal, pärast teatud ajahetke, mil mootor jõuab püsiolekusse, saab tekkivat soojust ligikaudselt hinnata pinna soojusvoo pideva kuumutamisega.Seetõttu võib eeldada, et mootorisisene juhtivus toimub sisemise soojuse vabanemisega.
Soojusülekannet uimede ja ümbritseva atmosfääri vahel loetakse sundkonvektsiooniks, kui vedelik on välisjõu toimel sunnitud liikuma teatud suunas.Konvektsiooni saab väljendada kui 30:
kus h on soojusülekandetegur (W/m2 K), A on pindala ja ΔT on temperatuuride erinevus soojusülekandepinna ja pinnaga risti oleva külmutusagensi vahel.Nusselti arv (Nu) on piiriga risti oleva konvektiivse ja juhtiva soojusülekande suhte mõõt ning see valitakse laminaarse ja turbulentse voolu omaduste põhjal.Empiirilise meetodi kohaselt seostatakse turbulentse voolu Nusselti arvu tavaliselt Reynoldsi arvu ja Prandtli arvuga, väljendatuna 30-na:
kus h on konvektiivne soojusülekandetegur (W/m2 K), l on iseloomulik pikkus, λ on vedeliku soojusjuhtivus (W/m K) ja Prandtli arv (Pr) on soojuse suhte mõõt. impulsi difusioonikoefitsient termilise difusiooni suhtes (või soojusliku piirkihi kiiruse ja suhtelise paksuse suhtes), mis on määratletud kui 30:
kus k ja cp on vastavalt vedeliku soojusjuhtivus ja erisoojusmahtuvus.Üldiselt on elektrimootorite jaoks levinumad jahutusvedelikud õhk ja vesi.Õhu ja vee vedelikuomadused ümbritseva õhu temperatuuril on toodud tabelis 1.
IM termiline modelleerimine põhineb järgmistel eeldustel: 3D püsiseisund, turbulentne vool, õhk on ideaalne gaas, tühine kiirgus, Newtoni vedelik, kokkusurumatu vedelik, libisemisvastane seisund ja konstantsed omadused.Seetõttu kasutatakse massi, impulsi ja energia jäävuse seaduste täitmiseks vedelas piirkonnas järgmisi võrrandeid.
Üldjuhul on massi säilitamise võrrand võrdne vedelikuga rakku netomassivooluga, mis määratakse järgmise valemiga:
Newtoni teise seaduse kohaselt on vedeliku osakese impulsi muutumise kiirus võrdne sellele mõjuvate jõudude summaga ja üldise impulsi jäävuse võrrandi saab kirjutada vektorkujul järgmiselt:
Ülaltoodud võrrandis olevad terminid ∇p, ∇∙τij ja ρg tähistavad vastavalt rõhku, viskoossust ja gravitatsiooni.Masinates jahutusvedelikuna kasutatavaid jahutusvahendeid (õhk, vesi, õli jne) peetakse üldiselt njuutonilikuks.Siin näidatud võrrandid sisaldavad ainult lineaarset seost nihkepinge ja nihkesuunaga risti oleva kiiruse gradiendi (deformatsioonikiiruse) vahel.Arvestades konstantset viskoossust ja ühtlast voolu, saab võrrandi (12) muuta väärtuseks 31:
Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele on vedela osakese energia muutumise kiirus võrdne vedeliku osakese tekitatud puhassoojuse ja vedelikuosakese toodetud puhasvõimsuse summaga.Newtoni kokkusurutava viskoosse voolu korral saab energiasäästu võrrandit väljendada järgmiselt31:
kus Cp on soojusmahtuvus konstantsel rõhul ja termin ∇ ∙ (k∇T) on seotud soojusjuhtivusega läbi vedela raku piiri, kus k tähistab soojusjuhtivust.Mehaanilise energia muundamist soojuseks vaadeldakse \(\varnothing\) (st viskoosse hajumise funktsioonina) ja seda määratletakse järgmiselt:
Kus \(\rho\) on vedeliku tihedus, \(\mu\) on vedeliku viskoossus, u, v ja w on vastavalt vedeliku kiiruse suuna x, y, z potentsiaal.See termin kirjeldab mehaanilise energia muundamist soojusenergiaks ja seda võib ignoreerida, kuna see on oluline ainult siis, kui vedeliku viskoossus on väga kõrge ja vedeliku kiirusgradient on väga suur.Ühtlase voolu, konstantse erisoojuse ja soojusjuhtivuse korral muudetakse energiavõrrandit järgmiselt:
Need põhivõrrandid on lahendatud laminaarse voolu jaoks Descartes'i koordinaatsüsteemis.Kuid nagu paljud teised tehnilised probleemid, on ka elektrimasinate töö seotud eelkõige turbulentse vooluga.Seetõttu on neid võrrandeid muudetud, et moodustada turbulentsi modelleerimiseks Reynolds Navier-Stokesi (RANS) keskmistamismeetod.
Selles töös valiti ANSYS FLUENT 2021 programm CFD modelleerimiseks vastavate piirtingimustega, näiteks vaadeldav mudel: õhkjahutusega asünkroonmootor võimsusega 100 kW, rootori läbimõõt 80,80 mm, läbimõõt staatorist 83,56 mm (sisemine) ja 190 mm (välimine), õhuvahe 1,38 mm, kogupikkus 234 mm, kogus , ribide paksus 3 mm..
Seejärel imporditakse SolidWorksi õhkjahutusega mootorimudel ANSYS Fluenti ja simuleeritakse.Lisaks kontrollitakse saadud tulemusi, et tagada teostatud simulatsiooni täpsus.Lisaks modelleeriti integreeritud õhk- ja vesijahutusega IM tarkvara SolidWorks 2017 abil ja simuleeriti tarkvara ANSYS Fluent 2021 abil (joonis 4).
Selle mudeli disain ja mõõtmed on inspireeritud Siemens 1LA9 alumiiniumseeriast ja modelleeritud programmis SolidWorks 2017. Mudelit on veidi muudetud, et see vastaks simulatsioonitarkvara vajadustele.ANSYS Workbench 2021-ga modelleerimisel saate CAD-mudeleid muuta, eemaldades soovimatud osad, kalded, faasid ja palju muud.
Disainiuuenduseks on veesärk, mille pikkus määrati esimese mudeli simulatsioonitulemuste põhjal.Veesärgi simulatsioonis on tehtud mõned muudatused, et saada ANSYS-is vöökoha kasutamisel parimaid tulemusi.IM erinevad osad on näidatud joonisel fig.5a–f.
(A).Rootori südamik ja IM võll.b) IM staatori südamik.c) IM staatori mähis.d) rikkeindikaatori väline raam.(e) IM veesärk.f) õhk- ja vesijahutusega IM-mudelite kombinatsioon.
Võllile paigaldatud ventilaator tagab pideva õhuvoolu kiirusega 10 m/s ja temperatuuri 30 °C ribide pinnal.Kursi väärtus valitakse juhuslikult, sõltuvalt käesolevas artiklis analüüsitud vererõhu suutlikkusest, mis on suurem kui kirjanduses märgitud.Kuum tsoon hõlmab rootorit, staatorit, staatori mähiseid ja rootori puuri vardaid.Staatori ja rootori materjalid on teras, mähised ja puurivardad on vask, raam ja ribid alumiiniumist.Nendes piirkondades tekkiv soojus on tingitud elektromagnetilistest nähtustest, näiteks džauli kuumenemisest, kui välisvool juhitakse läbi vaskpooli, samuti magnetvälja muutustest.Erinevate komponentide soojuseralduskiirused on võetud erinevatest kirjandusest, mis on saadaval 100 kW IM jaoks.
Integreeritud õhk- ja vesijahutusega IM-id sisaldasid lisaks ülaltoodud tingimustele ka veesärgi, milles analüüsiti soojusülekande võimeid ja pumba võimsusvajadust erinevate veevooluhulkade puhul (5 l/min, 10 l/min). ja 15 l/min).See klapp valiti minimaalseks ventiiliks, kuna alla 5 l/min vooluhulga puhul tulemused oluliselt ei muutunud.Lisaks valiti maksimaalseks väärtuseks voolukiirus 15 l/min, kuna pumpamisvõimsus suurenes oluliselt vaatamata asjaolule, et temperatuur langes jätkuvalt.
Erinevad kiirsuhtlusmudelid imporditi ANSYS Fluenti ja redigeeriti ANSYS Design Modeleri abil.Lisaks ehitati AD ümber karbikujuline korpus mõõtmetega 0,3 × 0,3 × 0,5 m, et analüüsida õhu liikumist mootori ümber ja uurida soojuse eemaldamist atmosfääri.Sarnased analüüsid viidi läbi integreeritud õhk- ja vesijahutusega IM-de puhul.
IM-mudel modelleeritakse CFD ja FEM numbriliste meetoditega.Võrgusilmad on ehitatud CFD-sse, et lahenduse leidmiseks domeen teatud arvuks komponentideks jagada.Mootori komponentide üldise keeruka geomeetria jaoks kasutatakse sobiva suurusega elemendisuurusega tetraeedrilisi võrke.Kõik liidesed täideti 10 kihiga, et saada täpsed pinnasoojusülekande tulemused.Kahe MI mudeli ruudustiku geomeetria on näidatud joonisel.6a, b.
Energiavõrrand võimaldab uurida soojusülekannet mootori erinevates piirkondades.Välispinna ümber turbulentsi modelleerimiseks valiti standardsete seinafunktsioonidega turbulentsimudel K-epsilon.Mudel võtab arvesse kineetilist energiat (Ek) ja turbulentset hajumist (epsilon).Vask, alumiinium, teras, õhk ja vesi valiti nende standardsete omaduste järgi, et kasutada vastavates rakendustes.Soojuse hajumise määrad (vt tabel 2) on antud sisenditena ja erinevad aku tsooni tingimused on seatud väärtusele 15, 17, 28, 32. Õhukiiruseks mootori korpuse kohal määrati mõlema mootorimudeli puhul 10 m/s. lisaks võeti veesärgi puhul arvesse kolme erinevat veekiirust (5 l/min, 10 l/min ja 15 l/min).Suurema täpsuse huvides määrati kõigi võrrandite jääkväärtusteks 1 × 10–6.Valige Navier Prime'i (NS) võrrandite lahendamiseks algoritm SIMPLE (poolimplicitne meetod rõhuvõrrandite jaoks).Pärast hübriidinitsialiseerimise lõpetamist käitab seadistus 500 iteratsiooni, nagu on näidatud joonisel 7.
Postitusaeg: 24. juuli 2023