隐极电机转子风路入口局部堵塞时流场模拟

空冷隐极同步电动机转子风路发生堵塞,导致转子流量减少,绕组局部温升增大,老化加快,寿命降低,此时,进行转子的三维流场计算,总结风量分布规律非常重要。该文以一台转子端部弧段绕组通风入口被挡块局部堵塞的某空冷隐极同步电动机为例,根据流体力学及传热学理论,结合电动机的通风性能及结构特点,建立了定转子流体及转子端部和5、6号槽本体段固体的1/8物理模型及流动与传热耦合求解的数学模型,给出基本假设与相应的边界条件,采用有限体积法,在3号和5号槽端部弧段入风口被挡块局部堵塞的情况下,对三维流场控制方程进行数值求解。结果表明:转子风路入口局部堵塞时,进入电机转子空气量减小,采用一路半通风方式的转子槽端部弧段空气量小,各槽补风量基本相同,与堵塞无关。

撑块变化对凸极同步电动机热流场影响

针对电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长的显著问题,研究了凸极电机典型部件撑块布置对电机热流场的影响。在满足强度要求的前提下,以国内较大容量的40 MW空冷凸极同步电动机为研究对象,采用基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)原理的有限体积法,求解三维湍流流动及传热控制方程,得到三撑块布置下,整机1/8三维流场及转子温度场分布特点,对比分析了撑块不同结构、数量和相对位置下的流量分布特点以及转子固体部件温度分布规律。结果表明,端部第一撑块位置后移,更利于定子部分的冷却。结论可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考和指导。

一种屏蔽电动机的三维温度场及影响因素研究

为了保证屏蔽电机能够长期稳定的安全运行,进行精细化、数值化热计算是非常必要的。为使换热器热计算与屏蔽电机温度场计算工况对应,首先针对外置换热器进行热平衡及传热计算,得到电机内、外部冷却进水的温度,作为屏蔽电机内三维温度场计算的边界条件,然后,建立电机三维物理模型,选取内部湍流流动及传热的数学控制方程及模型,按照实际给出边界条件,采用基于计算流体力学(CFD)原理的有限体积法进行求解,得到温度分布特征,分析了相关因素对温度场影响。结果表明,定子两端部铜绕组中的热量主要通过导热经铁心传至内外冷却水,增大铁心材料轴径向导热系数有利于降低峰值温度。所得结论为屏蔽电机冷却计算及设计提供参考。

水摩耗对屏蔽电动机三维温度场影响分析

为研究水摩耗数值对屏蔽电机温度场影响,保证屏蔽电机能够长期稳定地安全运行,利用水摩耗理论解析计算值、空载实验分离值及运行中可能出现的比实验数据更高的假设偏离值作为热源项,采用计算流体动力学方法(CFD),反演出屏蔽电机内三维温度分布。计算结果表明,水摩耗数值不影响峰值温度位置,影响定子端部绕组峰值温度大小,并且是非线性影响。所得结论为屏蔽电机冷却计算及设计提供参考。

大功率压接式功率器件用水冷基板研究

针对大功率压接式功率器件的散热需求,进行用于其冷却的水冷基板设计与研究。根据压接式功率器件用水冷基板结构特点和技术要求,设计内部冷却流道为螺旋线结构,使用UG软件建立三维模型,应用仿真软件计算得出其温度场分布云图和压力分布云图,并对产品进行热性能试验和压接试验。结果显示,表面研制的水冷基板仿真计算结果与试验结果相近,热阻和流阻参数指标满足技术条件要求,功率模块区域均温性良好,且产品可靠性满足设计及实际运用要求。该研究内容为类似结构水冷基板设计提供参考。

波纹翅片传热与流动特性数值仿真分析

采用数值计算方法,进行了波纹翅片传热与流动阻力特性的仿真研究。计算了波纹翅片上下表面换热系数沿着流动长度方向的变化特性;进行了波纹翅片无量纲曲率半径对换热系数、努塞尔数、管道压降、摩擦因子、管道进出口空气温差等的影响研究,绘制了波纹翅片换热性能评价图。研究结果表明,波纹翅片上下表面换热系数的大小沿着翅片长度方向呈现正弦形式波动,波动幅值逐渐较小;无量纲曲率半径的减小有利于提高波纹翅片的换热效果,但波纹翅片内空气流动的阻力也随之增大;换热性能评价图显示波纹翅片换热性能的增长率小于流动阻力的增长率。该研究内容为机车及动车组板翅式换热器空气翅片选型提供参考。

波纹翅片通道传热特性的三维数值模拟及场协同原理分析

对一种波纹翅片通道及其改进型波纹翅片通道的换热与流阻特性进行数值仿真计算。结果表明与原波纹翅片通道相比,改进型波纹翅片通道不仅流阻更小,而且换热更好。利用场协同理论对数值计算结果进行了分析,结果表明改进型波纹翅片通道有利于改善速度场和压力场的协同性;同时,有利于改进速度场和温度场的协同性.