Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, qed nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Minħabba l-ispejjeż operattivi u l-lonġevità tal-magna, strateġija xierqa ta 'ġestjoni termali tal-magna hija estremament importanti.Dan l-artikolu żviluppa strateġija ta 'ġestjoni termali għal muturi ta' induzzjoni biex jipprovdu durabilità aħjar u jtejbu l-effiċjenza.Barra minn hekk, saret reviżjoni estensiva tal-letteratura dwar il-metodi tat-tkessiħ tal-magna.Bħala riżultat ewlieni, jingħata kalkolu termali ta 'mutur asinkronu mkessaħ bl-arja ta' qawwa għolja, b'kont meħud tal-problema magħrufa tad-distribuzzjoni tas-sħana.Barra minn hekk, dan l-istudju jipproponi approċċ integrat b'żewġ strateġiji ta 'tkessiħ jew aktar biex jintlaħqu l-ħtiġijiet attwali.Ġie studju numeriku ta’ mudell ta’ mutur mhux sinkroniku mkessaħ bl-arja ta’ 100 kW u mudell imtejjeb ta’ ġestjoni termali tal-istess mutur, fejn tinkiseb żieda sinifikanti fl-effiċjenza tal-mutur permezz ta’ taħlita ta’ tkessiħ bl-arja u sistema integrata ta’ tkessiħ tal-ilma. mwettqa.Ġiet studjata sistema integrata mkessħa bl-arja u mkessħa bl-ilma bl-użu tal-verżjonijiet SolidWorks 2017 u ANSYS Fluent 2021.Tliet flussi ta 'ilma differenti (5 L/min, 10 L/min, u 15 L/min) ġew analizzati kontra muturi ta' induzzjoni konvenzjonali mkessħa bl-arja u vverifikati bl-użu ta 'riżorsi ppubblikati disponibbli.L-analiżi turi li għal rati ta 'fluss differenti (5 L/min, 10 L/min u 15 L/min rispettivament) ksibna tnaqqis fit-temperatura korrispondenti ta' 2.94%, 4.79% u 7.69%.Għalhekk, ir-riżultati juru li l-mutur tal-induzzjoni inkorporat jista 'effettivament inaqqas it-temperatura meta mqabbel mal-mutur tal-induzzjoni mkessaħ bl-arja.
Il-mutur elettriku huwa wieħed mill-invenzjonijiet ewlenin tax-xjenza moderna tal-inġinerija.Muturi elettriċi jintużaw f'kollox minn apparat tad-dar sa vetturi, inklużi l-industriji tal-karozzi u aerospazjali.F'dawn l-aħħar snin, il-popolarità tal-muturi tal-induzzjoni (AM) żdiedet minħabba t-torque tal-bidu għoli tagħhom, kontroll tajjeb tal-veloċità u kapaċità moderata ta 'tagħbija żejda (Fig. 1).Il-muturi tal-induzzjoni mhux biss jagħmlu l-bozoz tad-dawl tiegħek jiddu, iżda jħaddmu ħafna mill-aġġeġġi fid-dar tiegħek, mix-xkupilji tas-snien sa Tesla tiegħek.L-enerġija mekkanika fl-IM hija maħluqa mill-kuntatt tal-kamp manjetiku tal-koljaturi tal-istator u tar-rotor.Barra minn hekk, IM hija għażla vijabbli minħabba l-provvista limitata ta 'metalli terrestri rari.Madankollu, l-iżvantaġġ ewlieni tal-ADs huwa li l-ħajja u l-effiċjenza tagħhom huma sensittivi ħafna għat-temperatura.Il-muturi tal-induzzjoni jikkunsmaw madwar 40% tal-elettriku tad-dinja, li għandu jwassalna biex naħsbu li l-ġestjoni tal-konsum tal-enerġija ta 'dawn il-magni hija kritika.
L-ekwazzjoni ta 'Arrhenius tiddikjara li għal kull żieda ta' 10 ° C fit-temperatura operattiva, il-ħajja tal-magna kollha titnaqqas bin-nofs.Għalhekk, biex tiġi żgurata l-affidabilità u tiżdied il-produttività tal-magna, huwa meħtieġ li tingħata attenzjoni għall-kontroll termali tal-pressjoni tad-demm.Fil-passat, l-analiżi termali ġiet traskurata u d-disinjaturi tal-muturi qiesu l-problema biss fil-periferija, ibbażata fuq l-esperjenza tad-disinn jew varjabbli dimensjonali oħra bħal densità tal-kurrent tal-istralċ, eċċ Dawn l-approċċi jwasslu għall-applikazzjoni ta 'marġini ta' sikurezza kbar għall-agħar- kondizzjonijiet tat-tisħin tal-każ, li jirriżultaw f'żieda fid-daqs tal-magna u għalhekk żieda fl-ispiża.
Hemm żewġ tipi ta 'analiżi termali: analiżi taċ-ċirkwit lumped u metodi numeriċi.Il-vantaġġ ewlieni tal-metodi analitiċi huwa l-abbiltà li jitwettqu kalkoli malajr u b'mod preċiż.Madankollu, irid isir sforz konsiderevoli biex jiġu definiti ċirkwiti bi preċiżjoni suffiċjenti biex jissimulaw mogħdijiet termali.Min-naħa l-oħra, il-metodi numeriċi huma bejn wieħed u ieħor maqsuma f'dinamika tal-fluwidu komputazzjonali (CFD) u analiżi termali strutturali (STA), li t-tnejn jużaw analiżi ta 'elementi finiti (FEA).Il-vantaġġ tal-analiżi numerika huwa li jippermettilek timmudella l-ġeometrija tal-apparat.Madankollu, is-setup tas-sistema u l-kalkoli kultant jistgħu jkunu diffiċli.L-artikoli xjentifiċi diskussi hawn taħt huma eżempji magħżula ta 'analiżi termali u elettromanjetika ta' diversi muturi ta 'induzzjoni moderni.Dawn l-artikoli wasslu lill-awturi biex jistudjaw il-fenomeni termali f'muturi asinkroniċi u metodi għat-tkessiħ tagħhom.
Pil-Wan Han1 kien involut f'analiżi termali u elettromanjetika ta 'MI.Il-metodu ta 'analiżi taċ-ċirkwit lumped jintuża għall-analiżi termali, u l-metodu tal-element finit manjetiku li jvarja fil-ħin jintuża għall-analiżi elettromanjetika.Sabiex tiġi pprovduta b'mod xieraq protezzjoni ta 'tagħbija żejda termali fi kwalunkwe applikazzjoni industrijali, it-temperatura tal-istralċ tal-istator għandha tiġi stmata b'mod affidabbli.Ahmed et al.2 ipproponew mudell ta 'netwerk tas-sħana ta' ordni ogħla bbażat fuq kunsiderazzjonijiet termali u termodinamiċi profondi.L-iżvilupp ta 'metodi ta' mmudellar termali għal skopijiet ta 'protezzjoni termali industrijali jibbenefika minn soluzzjonijiet analitiċi u konsiderazzjoni ta' parametri termali.
Nair et al.3 użaw analiżi kombinata ta '39 kW IM u analiżi termali numerika 3D biex ibassru d-distribuzzjoni termali f'magna elettrika.Ying et al.4 analizzaw IMs imkessħa bil-fann kompletament magħluqa (TEFC) bi stima tat-temperatura 3D.Moon et al.5 studja l-proprjetajiet tal-fluss tas-sħana ta 'IM TEFC bl-użu ta' CFD.Il-mudell ta 'transizzjoni tal-mutur LPTN ingħata minn Todd et al.6.Id-dejta tat-temperatura sperimentali tintuża flimkien ma 'temperaturi kkalkulati derivati mill-mudell LPTN propost.Peter et al.7 użaw CFD biex jistudja l-fluss tal-arja li jaffettwa l-imġieba termali tal-muturi elettriċi.
Cabral et al8 ipproponew mudell termali IM sempliċi li fih it-temperatura tal-magna nkisbet bl-applikazzjoni tal-ekwazzjoni tad-diffużjoni tas-sħana taċ-ċilindru.Nategh et al.9 studjaw sistema ta 'mutur ta' trazzjoni awtoventilata bl-użu ta 'CFD biex tittestja l-eżattezza ta' komponenti ottimizzati.Għalhekk, studji numeriċi u sperimentali jistgħu jintużaw biex jissimulaw l-analiżi termali ta 'muturi ta' induzzjoni, ara l-fig.2.
Yinye et al.10 ipproponew disinn biex itejbu l-ġestjoni termali billi jisfruttaw il-proprjetajiet termali komuni ta 'materjali standard u sorsi komuni ta' telf ta 'parti tal-magni.Marco et al.11 ippreżentaw kriterji għad-disinn ta 'sistemi ta' tkessiħ u ġkieket tal-ilma għall-komponenti tal-magni bl-użu ta 'mudelli CFD u LPTN.Yaohui et al.12 jipprovdu diversi linji gwida għall-għażla ta 'metodu ta' tkessiħ xieraq u l-evalwazzjoni tal-prestazzjoni kmieni fil-proċess tad-disinn.Nell et al.13 ipproponew li jużaw mudelli għal simulazzjoni elettromanjetika-termika akkoppjata għal firxa partikolari ta 'valuri, livell ta' dettall u qawwa komputazzjonali għal problema multifiżika.Jean et al.14 u Kim et al.15 studjaw id-distribuzzjoni tat-temperatura ta 'mutur ta' induzzjoni mkessaħ bl-arja bl-użu ta 'kamp FEM akkoppjat 3D.Ikkalkula d-dejta tal-input billi tuża analiżi tal-kamp tal-kurrent eddy 3D biex issib telf Joule u użahom għall-analiżi termali.
Michel et al.16 qabblu fannijiet ta 'tkessiħ ċentrifugali konvenzjonali ma' fannijiet assjali ta 'diversi disinji permezz ta' simulazzjonijiet u esperimenti.Wieħed minn dawn id-disinni kiseb titjib żgħir iżda sinifikanti fl-effiċjenza tal-magna filwaqt li żamm l-istess temperatura operattiva.
Lu et al.17 użaw il-metodu ta 'ċirkwit manjetiku ekwivalenti flimkien mal-mudell Boglietti biex jistmaw it-telf tal-ħadid fuq ix-xaft ta' mutur tal-induzzjoni.L-awturi jassumu li d-distribuzzjoni tad-densità tal-fluss manjetiku fi kwalunkwe sezzjoni trasversali ġewwa l-mutur tal-magħżel hija uniformi.Huma qabblu l-metodu tagħhom mar-riżultati ta 'analiżi ta' elementi finiti u mudelli sperimentali.Dan il-metodu jista 'jintuża għal analiżi espressa ta' MI, iżda l-eżattezza tiegħu hija limitata.
18 jippreżenta diversi metodi għall-analiżi tal-kamp elettromanjetiku ta 'muturi ta' induzzjoni lineari.Fosthom, huma deskritti metodi għall-istima tat-telf ta 'enerġija f'binarji reattivi u metodi għat-tbassir taż-żieda fit-temperatura ta' muturi ta 'induzzjoni lineari ta' trazzjoni.Dawn il-metodi jistgħu jintużaw biex itejbu l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija tal-muturi tal-induzzjoni lineari.
Zabdur et al.19 investigat il-prestazzjoni tal-ġkieket tat-tkessiħ bl-użu ta 'metodu numeriku tridimensjonali.Il-ġakketta tat-tkessiħ tuża l-ilma bħala s-sors ewlieni tal-likwidu li jkessaħ għall-IM bi tliet fażijiet, li huwa importanti għall-qawwa u t-temperaturi massimi meħtieġa għall-ippumpjar.Rippel et al.20 għandhom privattiva approċċ ġdid għal sistemi ta 'tkessiħ likwidu msejħa tkessiħ laminat trasversali, li fih ir-refriġerant jiċċirkola trasversalment minn reġjuni dojoq iffurmati minn toqob f'xulxin laminazzjoni manjetika oħra.Deriszade et al.21 investigat b'mod sperimentali t-tkessiħ ta 'muturi ta' trazzjoni fl-industrija tal-karozzi bl-użu ta 'taħlita ta' ethylene glycol u ilma.Evalwa l-prestazzjoni ta 'diversi taħlitiet b'analiżi ta' fluwidu turbulenti CFD u 3D.Studju ta 'simulazzjoni minn Boopathi et al.22 wera li l-firxa tat-temperatura għal magni mkessħa bl-ilma (17-124 ° C) hija sinifikament iżgħar minn għal magni mkessħa bl-arja (104-250 ° C).It-temperatura massima tal-mutur tal-aluminju mkessaħ bl-ilma titnaqqas b'50.4%, u t-temperatura massima tal-mutur imkessaħ bl-ilma PA6GF30 titnaqqas bi 48.4%.Bezukov et al.23 evalwaw l-effett tal-formazzjoni tal-iskala fuq il-konduttività termali tal-ħajt tal-magna b'sistema ta 'tkessiħ likwidu.Studji wrew li film ta 'l-ossidu ta' ħxuna ta '1.5 mm inaqqas it-trasferiment tas-sħana bi 30%, iżid il-konsum tal-fjuwil u jnaqqas il-qawwa tal-magna.
Tanguy et al.24 wettqu esperimenti b'rati ta 'fluss varji, temperaturi taż-żejt, veloċitajiet rotazzjonali u modi ta' injezzjoni għal muturi elettriċi li jużaw żejt lubrikanti bħala likwidu li jkessaħ.Ġiet stabbilita relazzjoni qawwija bejn ir-rata tal-fluss u l-effiċjenza ġenerali tat-tkessiħ.Ha et al.25 issuġġerixxa l-użu ta 'żennuni tat-taqtir bħala żennuni biex iqassmu b'mod uniformi l-film taż-żejt u timmassimizza l-effiċjenza tat-tkessiħ tal-magna.
Nandi et al.26 analizzaw l-effett ta 'pajpijiet tas-sħana ċatti f'forma ta' L fuq il-prestazzjoni tal-magna u l-ġestjoni termali.Il-parti tal-evaporatur tal-pajp tas-sħana hija installata fil-kisi tal-mutur jew midfuna fix-xaft tal-mutur, u l-parti tal-kondensatur hija installata u mkessħa billi tiċċirkola likwidu jew arja.Bellettre et al.27 studja sistema ta 'tkessiħ solidu-likwidu PCM għal stator tal-mutur temporanju.Il-PCM jimla l-irjus tal-istralċ, u jbaxxi t-temperatura tal-hot spot billi jaħżen enerġija termali moħbija.
Għalhekk, il-prestazzjoni tal-mutur u t-temperatura huma evalwati bl-użu ta 'strateġiji ta' tkessiħ differenti, ara l-fig.3. Dawn iċ-ċirkwiti tat-tkessiħ huma ddisinjati biex jikkontrollaw it-temperatura tal-koljaturi, pjanċi, irjus tal-istralċ, kalamiti, karkassa u pjanċi tat-tarf.
Is-sistemi tat-tkessiħ likwidu huma magħrufa għat-trasferiment effiċjenti tas-sħana tagħhom.Madankollu, l-ippumpjar tal-likwidu li jkessaħ madwar il-magna jikkonsma ħafna enerġija, li jnaqqas il-produzzjoni effettiva tal-qawwa tal-magna.Is-sistemi tat-tkessiħ tal-arja, min-naħa l-oħra, huma metodu użat ħafna minħabba l-ispiża baxxa tagħhom u l-faċilità ta 'aġġornament.Madankollu, għadu inqas effiċjenti minn sistemi ta 'tkessiħ likwidu.Huwa meħtieġ approċċ integrat li jista 'jgħaqqad il-prestazzjoni għolja tat-trasferiment tas-sħana ta' sistema mkessħa bil-likwidu mal-ispiża baxxa ta 'sistema mkessħa bl-arja mingħajr ma tikkonsma enerġija addizzjonali.
Dan l-artikolu jelenka u janalizza t-telf tas-sħana f'AD.Il-mekkaniżmu ta 'din il-problema, kif ukoll it-tisħin u t-tkessiħ ta' muturi tal-induzzjoni, huwa spjegat fit-taqsima Telf ta 'Sħana f'Muturi tal-Induzzjoni permezz ta' Strateġiji ta 'Tkessiħ.It-telf tas-sħana tal-qalba ta 'mutur ta' induzzjoni huwa kkonvertit fis-sħana.Għalhekk, dan l-artikolu jiddiskuti l-mekkaniżmu tat-trasferiment tas-sħana ġewwa l-magna permezz ta 'konduzzjoni u konvezzjoni sfurzata.L-immudellar termali ta' IM bl-użu ta' ekwazzjonijiet ta' kontinwità, ekwazzjonijiet ta' Navier-Stokes/momentum u ekwazzjonijiet ta' enerġija huwa rrappurtat.Ir-riċerkaturi wettqu studji termali analitiċi u numeriċi tal-IM biex jistmaw it-temperatura tal-koljaturi tal-istator għall-iskop uniku li jikkontrollaw ir-reġim termali tal-mutur elettriku.Dan l-artikolu jiffoka fuq analiżi termali ta 'IMs imkessħa bl-arja u analiżi termali ta' IMs integrati mkessħa bl-arja u mkessħa bl-ilma bl-użu ta 'mudellar CAD u simulazzjoni ANSYS Fluent.U l-vantaġġi termali tal-mudell imtejjeb integrat ta 'sistemi mkessħa bl-arja u mkessħa bl-ilma huma analizzati fil-fond.Kif imsemmi hawn fuq, id-dokumenti elenkati hawn mhumiex sommarju tal-istat tal-arti fil-qasam tal-fenomeni termali u t-tkessiħ tal-muturi tal-induzzjoni, iżda jindikaw ħafna problemi li jeħtieġ li jiġu solvuti sabiex jiġi żgurat it-tħaddim affidabbli tal-muturi tal-induzzjoni. .
It-telf tas-sħana huwa ġeneralment maqsum f'telf ta 'ram, telf ta' ħadid u frizzjoni / telf mekkaniku.
It-telf tar-ram huwa r-riżultat tat-tisħin Joule minħabba r-reżistenza tal-konduttur u jista 'jiġi kwantifikat bħala 10.28:
fejn qg hija s-sħana ġġenerata, I u Ve huma l-kurrent nominali u l-vultaġġ, rispettivament, u Re hija r-reżistenza tar-ram.
Telf tal-ħadid, magħruf ukoll bħala telf parassitiku, huwa t-tieni tip ewlieni ta 'telf li jikkawża isteresi u telf ta' kurrent eddy f'AM, prinċipalment ikkawżat mill-kamp manjetiku li jvarja fil-ħin.Huma kkwantifikati mill-ekwazzjoni ta' Steinmetz estiża, li l-koeffiċjenti tagħha jistgħu jitqiesu kostanti jew varjabbli skont il-kundizzjonijiet operattivi10,28,29.
fejn Khn huwa l-fattur tat-telf tal-isteresi derivat mid-dijagramma tat-telf tal-qalba, Ken huwa l-fattur tat-telf tal-kurrent eddy, N huwa l-indiċi armoniku, Bn u f huma l-ogħla densità tal-fluss u l-frekwenza tal-eċitazzjoni mhux sinusojdali, rispettivament.L-ekwazzjoni ta' hawn fuq tista' tiġi ssimplifikata aktar kif ġej10,29:
Fosthom, K1 u K2 huma l-fattur tat-telf tal-qalba u t-telf tal-kurrent eddy (qec), it-telf tal-isteresi (qh), u t-telf żejjed (qex), rispettivament.
It-tagħbija tar-riħ u t-telf tal-frizzjoni huma ż-żewġ kawżi ewlenin tat-telf mekkaniku fl-IM.It-telf mir-riħ u mill-frizzjoni huwa 10,
Fil-formula, n hija l-veloċità rotazzjonali, Kfb huwa l-koeffiċjent tat-telf tal-frizzjoni, D huwa d-dijametru ta 'barra tar-rotor, l huwa t-tul tar-rotor, G huwa l-piż tar-rotor 10.
Il-mekkaniżmu primarju għat-trasferiment tas-sħana fil-magna huwa permezz tal-konduzzjoni u t-tisħin intern, kif determinat mill-ekwazzjoni ta' Poisson30 applikata għal dan l-eżempju:
Waqt it-tħaddim, wara ċertu punt fiż-żmien meta l-mutur jilħaq stat stabbli, is-sħana ġġenerata tista 'tiġi approssimata permezz ta' tisħin kostanti tal-fluss tas-sħana tal-wiċċ.Għalhekk, wieħed jista' jassumi li l-konduzzjoni ġewwa l-magna titwettaq bir-rilaxx tas-sħana interna.
It-trasferiment tas-sħana bejn ix-xewk u l-atmosfera tal-madwar huwa meqjus bħala konvezzjoni sfurzata, meta l-fluwidu jiġi mġiegħel jimxi f'ċerta direzzjoni minn forza esterna.Il-konvezzjoni tista' tiġi espressa bħala 30:
fejn h huwa l-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana (W/m2 K), A hija l-erja tal-wiċċ, u ΔT hija d-differenza fit-temperatura bejn il-wiċċ tat-trasferiment tas-sħana u r-refriġerant perpendikolari mal-wiċċ.In-numru Nusselt (Nu) huwa kejl tal-proporzjon tat-trasferiment tas-sħana konvettiv u konduttiv perpendikolari mal-konfini u jintgħażel abbażi tal-karatteristiċi tal-fluss laminari u turbulenti.Skont il-metodu empiriku, in-numru Nusselt ta 'fluss turbulenti huwa normalment assoċjat man-numru Reynolds u n-numru Prandtl, espress bħala 30:
fejn h huwa l-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana konvettiv (W/m2 K), l huwa t-tul karatteristika, λ hija l-konduttività termali tal-fluwidu (W/m K), u n-numru Prandtl (Pr) huwa miżura tal-proporzjon ta ' il-koeffiċjent tad-diffużjoni tal-momentum għad-diffusività termali (jew il-veloċità u l-ħxuna relattiva tas-saff tal-konfini termali), definit bħala 30:
fejn k u cp huma l-konduttività termali u l-kapaċità tas-sħana speċifika tal-likwidu, rispettivament.B'mod ġenerali, l-arja u l-ilma huma l-aktar coolants komuni għall-muturi elettriċi.Il-proprjetajiet likwidi ta 'l-arja u l-ilma f'temperatura ambjentali huma murija fit-Tabella 1.
L-immudellar termali IM huwa bbażat fuq is-suppożizzjonijiet li ġejjin: stat stabbli 3D, fluss turbulenti, arja hija gass ideali, radjazzjoni negliġibbli, fluwidu Newtonjan, fluwidu inkompressibbli, kundizzjoni li ma jiżloqx, u proprjetajiet kostanti.Għalhekk, l-ekwazzjonijiet li ġejjin jintużaw biex jissodisfaw il-liġijiet tal-konservazzjoni tal-massa, il-momentum u l-enerġija fir-reġjun likwidu.
Fil-każ ġenerali, l-ekwazzjoni tal-konservazzjoni tal-massa hija ugwali għall-fluss tal-massa nett fiċ-ċellula bil-likwidu, iddeterminat bil-formula:
Skont it-tieni liġi ta’ Newton, ir-rata tal-bidla tal-momentum ta’ partiċella likwida hija ugwali għas-somma tal-forzi li jaġixxu fuqha, u l-ekwazzjoni ġenerali tal-konservazzjoni tal-momentum tista’ tinkiteb f’forma ta’ vettur bħala:
It-termini ∇p, ∇∙τij, u ρg fl-ekwazzjoni ta' hawn fuq jirrappreżentaw pressjoni, viskożità, u gravità, rispettivament.Il-mezzi tat-tkessiħ (arja, ilma, żejt, eċċ.) użati bħala likwidu li jkessaħ fil-magni ġeneralment jitqiesu li huma Newtonjani.L-ekwazzjonijiet murija hawn jinkludu biss relazzjoni lineari bejn shear stress u gradjent ta 'veloċità (rata ta' strain) perpendikolari għad-direzzjoni tal-shear.Meta wieħed iqis il-viskożità kostanti u l-fluss kostanti, l-ekwazzjoni (12) tista’ tinbidel għal 31:
Skont l-ewwel liġi tat-termodinamika, ir-rata tal-bidla fl-enerġija ta 'partiċella likwida hija ugwali għas-somma tas-sħana netta ġġenerata mill-partiċella likwida u l-qawwa netta prodotta mill-partiċella likwida.Għal fluss viskuż kompressibbli Newtonjan, l-ekwazzjoni tal-konservazzjoni tal-enerġija tista’ tiġi espressa bħala31:
fejn Cp hija l-kapaċità tas-sħana bi pressjoni kostanti, u t-terminu ∇ ∙ (k∇T) huwa relatat mal-konduttività termali permezz tal-konfini taċ-ċellula likwida, fejn k tindika l-konduttività termali.Il-konverżjoni ta 'enerġija mekkanika fis-sħana hija kkunsidrata f'termini ta' \(\varnothing\) (jiġifieri, il-funzjoni ta 'dissipazzjoni viskuża) u hija definita bħala:
Fejn \(\rho\) hija d-densità tal-likwidu, \(\mu\) hija l-viskożità tal-likwidu, u, v u w huma l-potenzjal tad-direzzjoni x, y, z tal-veloċità tal-likwidu, rispettivament.Dan it-terminu jiddeskrivi l-konverżjoni ta 'enerġija mekkanika f'enerġija termali u jista' jiġi injorat minħabba li huwa importanti biss meta l-viskożità tal-fluwidu hija għolja ħafna u l-gradjent tal-veloċità tal-fluwidu huwa kbir ħafna.Fil-każ ta' fluss kostanti, sħana speċifika kostanti u konduttività termali, l-ekwazzjoni tal-enerġija hija modifikata kif ġej:
Dawn l-ekwazzjonijiet bażiċi huma solvuti għall-fluss laminari fis-sistema ta 'koordinati Kartesjani.Madankollu, bħal ħafna problemi tekniċi oħra, it-tħaddim ta 'magni elettriċi huwa primarjament assoċjat ma' flussi turbolenti.Għalhekk, dawn l-ekwazzjonijiet huma modifikati biex jiffurmaw il-metodu tal-medja Reynolds Navier-Stokes (RANS) għall-immudellar tat-turbolenza.
F'dan ix-xogħol, intgħażel il-programm ANSYS FLUENT 2021 għall-immudellar CFD bil-kundizzjonijiet tal-konfini korrispondenti, bħall-mudell meqjus: magna asinkronika b'tkessiħ bl-arja b'kapaċità ta '100 kW, id-dijametru tar-rotor 80.80 mm, id-dijametru tal-istator 83.56 mm (intern) u 190 mm (estern), spazju ta 'arja ta' 1.38 mm, it-tul totali ta '234 mm, l-ammont , il-ħxuna tal-kustilji 3 mm..
Il-mudell tal-magna SolidWorks imkessaħ bl-arja mbagħad jiġi importat f'ANSYS Fluent u simulat.Barra minn hekk, ir-riżultati miksuba huma kkontrollati biex tiġi żgurata l-eżattezza tas-simulazzjoni mwettqa.Barra minn hekk, IM integrat imkessaħ bl-arja u bl-ilma ġie mmudellat bl-użu ta 'softwer SolidWorks 2017 u simulat bl-użu ta' softwer ANSYS Fluent 2021 (Figura 4).
Id-disinn u d-dimensjonijiet ta 'dan il-mudell huma ispirati mis-serje tal-aluminju Siemens 1LA9 u mmudellati f'SolidWorks 2017. Il-mudell ġie kemmxejn modifikat biex jaqdi l-ħtiġijiet tas-softwer ta' simulazzjoni.Immodifika l-mudelli CAD billi tneħħi partijiet mhux mixtieqa, tneħħi fletti, ċanfrin, u aktar meta timmudella b'ANSYS Workbench 2021.
Innovazzjoni tad-disinn hija l-ġakketta tal-ilma, li t-tul tagħha ġie ddeterminat mir-riżultati tas-simulazzjoni tal-ewwel mudell.Saru xi bidliet fis-simulazzjoni tal-ġakketta tal-ilma biex jinkisbu l-aħjar riżultati meta tuża l-qadd f'ANSYS.Diversi partijiet tal-IM huma murija fil-fig.5a–f.
(A).Qalba tar-rotor u xaft IM.(b) Qalba tal-istator IM.(c) Tkebbib tal-istator IM.(d) Qafas estern tal-MI.(e) Ġakketta tal-ilma IM.f) taħlita ta' mudelli IM imkessħa bl-arja u bl-ilma.
Il-fann immuntat fuq ix-xaft jipprovdi fluss ta 'arja kostanti ta' 10 m/s u temperatura ta '30 °C fuq il-wiċċ tax-xewk.Il-valur tar-rata jintgħażel b'mod każwali skont il-kapaċità tal-pressjoni tad-demm analizzata f'dan l-artikolu, li hija akbar minn dik indikata fil-letteratura.Iż-żona sħuna tinkludi r-rotor, l-istator, il-koljaturi tal-istator u l-vireg tal-gaġġa tar-rotor.Il-materjali tal-istator u tar-rotor huma l-azzar, il-koljaturi u l-vireg tal-gaġġa huma ram, il-qafas u l-kustilji huma aluminju.Is-sħana ġġenerata f'dawn iż-żoni hija dovuta għal fenomeni elettromanjetiċi, bħat-tisħin Joule meta kurrent estern jgħaddi minn kolja tar-ram, kif ukoll bidliet fil-kamp manjetiku.Ir-rati tar-rilaxx tas-sħana tad-diversi komponenti ttieħdu minn diversi letteratura disponibbli għal IM ta' 100 kW.
IMs integrati mkessħa bl-arja u mkessħa bl-ilma, minbarra l-kundizzjonijiet ta 'hawn fuq, inkludew ukoll ġakketta tal-ilma, li fiha l-kapaċitajiet tat-trasferiment tas-sħana u r-rekwiżiti tal-qawwa tal-pompa ġew analizzati għal diversi rati tal-fluss tal-ilma (5 l/min, 10 l/min). u 15 l/min).Dan il-valv intgħażel bħala l-valv minimu, peress li r-riżultati ma nbidlux b'mod sinifikanti għal flussi taħt il-5 L/min.Barra minn hekk, ntgħażlet rata ta 'fluss ta' 15 L/min bħala l-valur massimu, peress li l-qawwa tal-ippumpjar żdiedet b'mod sinifikanti minkejja l-fatt li t-temperatura kompliet nieżla.
Diversi mudelli IM ġew importati f'ANSYS Fluent u editjati aktar bl-użu ta' ANSYS Design Modeler.Barra minn hekk, inbniet casing f'forma ta 'kaxxa b'dimensjonijiet ta' 0.3 × 0.3 × 0.5 m madwar l-AD biex janalizza l-moviment tal-arja madwar il-magna u tistudja t-tneħħija tas-sħana fl-atmosfera.Twettqu analiżi simili għal IMs integrati mkessħa bl-arja u bl-ilma.
Il-mudell IM huwa mmudellat bl-użu ta' metodi numeriċi CFD u FEM.Il-malji huma mibnija fis-CFD biex jaqsam dominju f'ċertu numru ta 'komponenti sabiex tinstab soluzzjoni.Il-malji tetrahedral b'daqsijiet ta' elementi xierqa jintużaw għal ġeometrija kumplessa ġenerali tal-komponenti tal-magna.L-interfaces kollha kienu mimlija b'10 saffi biex jinkisbu riżultati preċiżi tat-trasferiment tas-sħana tal-wiċċ.Il-ġeometrija tal-grilja ta 'żewġ mudelli MI hija murija fil-Fig.6a, b.
L-ekwazzjoni tal-enerġija tippermettilek tistudja t-trasferiment tas-sħana f'diversi oqsma tal-magna.Il-mudell tat-turbolenza K-epsilon b'funzjonijiet standard tal-ħajt intgħażel biex jimmudella t-taqlib madwar il-wiċċ ta 'barra.Il-mudell iqis l-enerġija kinetika (Ek) u d-dissipazzjoni turbolenti (epsilon).Ram, aluminju, azzar, arja u ilma ġew magħżula għall-proprjetajiet standard tagħhom għall-użu fl-applikazzjonijiet rispettivi tagħhom.Ir-rati tad-dissipazzjoni tas-sħana (ara t-Tabella 2) jingħataw bħala inputs, u kundizzjonijiet differenti taż-żona tal-batterija huma ssettjati għal 15, 17, 28, 32. Il-veloċità tal-arja fuq il-kaxxa tal-mutur ġiet issettjata għal 10 m/s għaż-żewġ mudelli tal-mutur, u f' Barra minn hekk, tliet rati ta 'ilma differenti ġew ikkunsidrati għall-ġakketta ta' l-ilma (5 l/min, 10 l/min u 15 l/min).Għal preċiżjoni akbar, ir-residwi għall-ekwazzjonijiet kollha ġew issettjati ugwali għal 1 × 10–6.Agħżel l-algoritmu SEMPLIĊI (Metodu Semi-Impliċitu għall-Ekwazzjonijiet tal-Pressjoni) biex issolvi l-ekwazzjonijiet Navier Prime (NS).Wara li titlesta l-inizjalizzazzjoni ibrida, is-setup se jmexxi 500 iterazzjoni, kif muri fil-Figura 7.
Ħin tal-post: Lulju-24-2023