牵引电机冷却系统流固耦合传热分析

牵引电机功率大、损耗大、散热空间小,保证其良好的冷却散热性能是车辆安全运行的重要保障。建立牵引电机冷却系统流固耦合传热仿真模型,结合牵引电机冷却水道评价指标,分析冷却系统流体场与固体场相互耦合的传热过程,分析冷却系统流场对电机内部温度场的影响,研究冷却液、电机损耗、入口温度、水道宽度等对温度场的影响。结果可知:冷却液流量的增大可以有效降低电机温升,电机绕组损耗对电机温升的影响远大于电机定子损耗对电机温升的影响;水道宽度在18mm时冷却结果最优。搭建牵引电机温升试验平台,分析电机损耗、电机内温度、冷却系统的温度等,获得冷却系统对牵引电机温升的影响规律,并与模拟值进行对比,从而验证了仿真模拟的准确性,分析结果可以作为设计参考的依据。     

基于Flowmaster牵引电机冷却系统建模分析

电机温度升高会对牵引电机性能的稳定产出生不利影响,为使牵引电机在温升限度内安全运行,保证牵引电机具有良好的散热条件,一般都为电机设计独立的冷却系统。基于牵引电机冷却系统性能和结构特点,建立牵引电机冷却系统计算模型,对冷却系统管网进行解算,分析散热器迎风面积、通风流量、空气温度等对牵引电机温升的影响,为冷却系统各部件的选型提供理论参考。搭建牵引电机温升试验平台,获得电机内温度随负载和冷却液流量变化的关系。通过试验对仿真结果进行了可靠性验证,可以看出,数值模拟是研究牵引电机冷却系统流动与传热问题的重要手段,对冷却系统的设计具有重要指导意义。     

冷却水道宽度对陶瓷电主轴温升的影响研究

为了优化电主轴冷却系统,寻找环形冷却水道的最佳宽度,对170SD30-SY陶瓷电主轴实物进行了研究,以耦合传热数值计算理论为基础,利用软件ANSYS CFX对电主轴水冷系统中的流体流动和温度分布进行三维仿真计算,分析了具有环形冷却水道的电主轴冷却系统中,不同的冷却水道宽度对电主轴温度的影响。对比了水套与冷却水的温度与冷却水道宽度的关系。研究表明:冷却水入口速度一定时,随着冷却水道宽度的增加,冷却水流动走向由双向变为单向,电主轴温度先降低后升高;当水道内径为136mm时,冷却水道设计的最佳宽度为4mm。     

矿用皮带机用直驱永磁电机冷却系统研究

针对矿用皮带机直驱永磁电机温升高和散热困难的问题,对轴向三角钢型水道、轴向直槽型水道和径向螺旋形水道的冷却效果进行了对比分析。首先给出了电机电磁设计的基本方案和3种水路结构的物理模型;采用场路结合的计算方法,对电机的铜耗、铁耗、永磁体涡流损耗、杂散损耗及风磨耗进行了计算;建立了3种水道结构的三维仿真模型,得到了电机在不同冷却水道下的温度分布;进行了样机温升实验,采集了电机额定负载下温升实验数据,并与仿真结果进行了对比。研究结果表明:实验数据与仿真数据吻合良好,验证了仿真的正确性;三角钢型冷却水道冷却效果最佳,直槽型冷却水道冷却效果较差。     

发动机冷却水道流场CFD分析研究

发动机的冷却系统对发动机的工作性能有极大的影响.发动机冷却水道作为冷却系统中的重要部分,其结构的设计是否合理,直接导致能否满足人们对发动机的强化程度和性能提高的要求.通过对发动机冷却水道流场CFD分析研究,在Fluent中对发动机冷却水道内冷却液的流速、温度进行分析,再结合模拟计算的结果评价发动机冷却效果,并讨论优化方法.     

非道路柴油机冷却水套流动传热分析与优化

冷却水套作为柴油机的核心结构,其流动与传热特性直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。以某两缸高压共轨柴油机为研究对象,为了解该发动机冷却水套流动与传热性能,以水套速度场、温度场、换热系数等空间分布参数为判据,重点对冷却水套关键区域的流动和传热特性进行分析,同时提出优化方案。仿真结果表明：发动机整体冷却液流动性差,平均流速低于0.5m/s,缸体进气侧冷却水套上部出现了流动死区;通过对冷却系统性能参数和冷却水套结构进行优化,冷却水套进出口压力损失减小,整体冷却液平均流速较原方案提高了173.91%,整体平均换热系数较原方案提高了41.93%,整体冷却水套流动均匀性得到改善。     

柴油机缸盖冷却水腔三维流动数值模拟分析

柴油机优良的冷却性能对提高其工作性能和气缸盖可靠性起着非常重要的作用。以某V型12缸水冷发动机的冷却水腔为研究对象,采用流体分析软件FLUENT对缸盖及其冷却水腔内的流动与传热进行数值模拟计算,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的三维流场分布与进出水孔的流量,并详细分析了其流场、压力场、温度场及换热情况, 为该型柴油机气缸盖冷却水腔的结构优化设计提供一定的参考依据,从而提高内燃机的工作性能和气缸盖的可靠性。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性可以达到该发动机的冷却要求;流经各缸的冷却液流量分配合理;“鼻梁区”冷却效果较好,且“流动死区”能满足冷却需求。通过对气缸盖内冷却液流动的优化,可以有效地提高整机及气缸盖的冷却效率。     

发动机缸盖冷却水套流场的分析及优化

利用CFD模拟计算软件fluent对汽油机缸盖冷却系统的流动和传热进行数值模拟,给出了汽油机气缸盖部分的冷却水腔内冷却液的流速分布、温度分布,为气缸体冷却水腔部分的优化改进设计提供了参考。根据计算结果对原机气缸体模型中不合理的地方作了相应的改进设计,在确保缸盖水腔内流动性能良好的前提下,改进设计后气缸盖内的流体流动和传热得到了较大的改善。     

车用电机冷却系统热仿真及其优化

随着电动汽车驱动电机功率密度不断增加、电机安装位置的狭小,常造成电机工作时内部温升过高。水冷电机的温升不仅取决于电机内部复杂的传热网络,也与冷却介质的流动特性密切相关,而冷却水路结构对于冷却介质的流动特性起关键性作用。针对高功率密度电动车用驱动电机存在严重的温升问题,研究了一种C型环槽水路结构。依据计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,对电机水冷系统及电机三维温度场进行了计算分析,得到了水路内流体的流动特性和电机温度场分布。研究表明:在该种水路结构下,各水路支路间流场分布均匀,水路与机壳的耦合传热性能匹配良好。     

ADGM电主轴环形冷却水道设计与仿真

根据ADGM电主轴结构特点和热源分布,为了提高冷却系统的冷却效果,设计了环形冷却水道。利用有限元分析软件ANSYS CFX对环形冷却系统进行仿真分析,发现当冷却水流速为0.7 kg/s时,冷却效果达到最佳。实验验证:对出水口温度、定子温度和轴承座温度等实验数据进行测量,将实验数据与流速为0.7kg/s时的仿真数据进行比较,发现CFX仿真结果与实际实验结果基本一致,这证明了仿真分析的正确性和环形冷却水道设计的合理性。     

MPI环境下注塑模随形冷却水道的设计与分析

注塑模冷却水道的设计不但关系到塑件质量而且也关系到注塑成型生产效率。本文通过实例,对随形冷却水道进行计算及设计。运用MoldflowMPI软件对塑件进行模拟,对传统冷却与随形冷却进行了对比,通过对制冷时间、平均温度等模拟结果进行分析,最终得出随形冷却水道使塑件冷却更加均匀,冷却时间缩短,生产效率提高。     

斜射流对壁面传热特性影响的仿真分析

冲击射流是一种传热效率极高的方式,采用数值分析方法模拟了单束射流不同倾角条件下的冲击冷却过程,定量讨论了射流流场对壁面传热特性的影响,发现射流流速与滞止区和壁面射流区的传热性能具有强相关性.为此设计了组合式射流冲击冷却模型,仿真验证发现,在多喷嘴协同作用下,组合式射流继承了单束直射流和斜射流的优点,在保证滞止区传热效率...     

电动汽车减速驱动轮毂电动机散热设计及分析

为了解决电动汽车减速驱动型轮毂电动机散热条件差、温升高等问题,文中设计一种端面水冷冷却结构,用于轮毂电动机系统。首先利用有限元方法与电磁学理论计算电动机内部损耗,确定其自然散热条件下的温度场分布;并基于流热固耦合方法,以电动机绕组最高温度和冷却水道压降为评价指标,针对该冷却结构采用正交试验法分析不同冷却液进口流速、水道齿数、截面宽度、弯道圆角对轮毂电动机冷却散热效果的影响,并进行参数优化。结果表明：该冷却结构降温效果受进口流速影响最大,受弯道圆角影响最小,冷却效果可达24.1%;通过分析正交试验数据,对参数组合进行优化,可进一步降低4.6%温升,为减速驱动轮毂电动机冷却散热研究提供新的方案。     

空压机冷却水道仿真分析及改进设计

为解决空压机缸盖及缸体顶面温度过热问题,基于流固耦合传热理论,建立了内部流场数值计算模型。仿真结果表明:空压机冷却水道设计不合理,缸体处冷却液流量较少,未得到充分换热,导致缸体顶面及缸盖底面温度较高。通过改进冷却水道结构,提高缸体顶面处冷却液流量,缸体顶面处温度由383.3 K降低至374.1 K;缸盖处温度由379.4 K降低至373.9 K,解决了空压机整体过热的问题.     

KX-1主轴电机冷却流道结构设计与仿真分析

针对主轴电机冷却系统中流道结构对温升影响的问题,介绍了KX-1主轴电机数字样机基本结构,对其进行了热源分析和传热计算.针对冷却系统设计了单螺旋流道、双螺旋流道、轴向直流道、阵列微流道4种冷却流道,并对4种冷却流道的模型进行了ANSYSCFD仿真分析.结果表明,轴向直流道在流经的整个区域未出现明显的相对高温区,比较其他3种流道具有更好的均匀降温特性.从制造工艺角度考虑,轴向直流道实现量产是可行的.以上仿真分析可为下一步对KX-1主轴电机数字样机的改进和物理样机试制提供参考.     

大功率潜水电机冷却系统分析方法与试验研究

为了研究大功率潜水电机的温度分布规律,以580 kW潜水电机为例进行分析。依据工作条件建立温度场计算模型,实现流固耦合自动传热并可模拟内外冷却介质的流动;以定转子铁耗定值、油摩损耗和铜耗变量作为热源施加方式,基于冷却系统参数影响关系得到温度场与流场间双向耦合关系,由此提出一种冷却系统分析方法;采用该方法研究冷却系统结构参数影响规律,并对比不同叶轮工作特性下冷却系统计算结果以得到最优叶轮参数。室内空载试验和海边负载试验结果表明：铁耗和温度的试验值与仿真值间相对误差在5%以内,所设计冷却系统在不同负载下可稳定运行。     

新能源车用驱动电机水道优化设计

对新能源车用驱动电机的水道进行了优化设计,基于star-ccm+对不同层数的轴向水道进行了仿真,通过流阻和流速对比分析,选择最优水道层数为16层。基于star-ccm+对电机温升进行了仿真计算,论证了所选择的16层水道冷却效果较为明显。最后通过试验对流体仿真结果进行了验证,流阻仿真结果与试验测试结果较为接近,说明所建立的水道设计方法比较准确和高效。     

大型感应交流电机内冷却扇改型优化分析

通过ANSYS软件中Fluent模块,对某6.3MW大型感应交流发电机流体场及温度场进行模拟分析。模拟结果显示使用蜗壳式直叶片内冷却扇的原电机冷却系统,电机腔体内冷却空气流动易受电机流道结构及绕组部件阻挡,使得冷却系统出现通风量偏小,零部件换热效率较低等问题。基于降低电机轴消耗功率及提高冷却系统换热效率的优化思路,提出使用轴流式内冷却扇的冷却系统。通过对比分析优化前、后的系统内冷却扇效率、系统通风量、主要发热部件温度分布及内冷却扇局部区域流场等计算数据,得出使用轴流式内冷却扇的冷却系统更符合该电机的流道结构并具有更优的换热性能。     

涡旋压缩机用电机冷却系统CFD传热分析

阐述了基于流体和固体耦合的涡旋压缩机电机冷却系统的仿真原理及方法,结合有限元仿真软件ANSYS Fluent,构建了涡旋压缩机电机冷却系统的流固耦合仿真模型,获取了电机内部及周围冷媒的温度和流场分布信息,并制作样机进行了试验,试验结果显示模拟结果和试验结果具有很强的一致性,为涡旋压缩机电机结构改进和冷却性能优化提供理论依据。结合电机结构和压缩机低压腔气路分布的特点,为增大冷却电机冷媒流量,对电机转子打孔的方案进行模拟分析,模拟结果显示能有效改善电机散热。     

基于自然冷却与强制风冷的永磁同步电机散热仿真试验

损耗引起的温升是确定电机定额的主要因素。利用模拟软件Fluent与流固耦合传热机理,在一台1.9kW永磁同步电机上研究了自然冷却和强制风冷两种冷却方式对电机温度分布特征的影响,并制作样机进一步试验。仿真结果与试验结果相近,验证了仿真的准确性。