轴向磁通切换永磁电机研究进展综述

轴向磁通切换永磁电机(ASFPM)结合了轴向磁通永磁电机与磁通切换电机的特征,凭借其轴向长度短、结构紧凑、功率高、转矩密度高、散热方便等优势,在电动汽车、电动飞机、风力发电等领域广泛应用。介绍了ASFPM电机典型拓扑结构,在电机设计与分析方法、齿槽转矩抑制技术、损耗与热性能分析与优化、控制技术、应用分析等方面对国内外研究现状及进展进行综述,并对该类电机当前的应用情况进行整理。基于ASFPM电机的研究现状,对未来的研究方向进行了探讨。

电机磁性槽楔脱落原因分析及预防手段

磁性槽楔可以提高电机效率、降低温升,但长期运行后磁性槽楔易出现脱落现象。现分析了磁性槽楔脱落的主要原因,提出了几项可行的预防措施,并将其应用于电机制造中,通过电机使用证明能显著预防磁性槽楔的脱落。

基于4H-SiC的开槽四梁式压阻式加速度计设计及仿真研究

基于4H-SiC设计了一种开槽四梁式的压阻式加速度计,通过分析开槽位置、开槽大小对传感器灵敏度及固有频率的影响确定了开槽的相关参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在不同温度场下施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于传统双端四梁结构输出灵敏度提升51.4%,固有频率仅下降14.2%,在ANSYS 600℃的稳态温度场环境下,传感器输入载荷与输出电压成线性关系,理论满量程输出为39.71 mV。

Optimization design of wide face water slots for medium-thick slab casting mold

A three-dimensional finite-element model has been established to investigate the thermal behavior of the medium-thick slab copper casting mold with different cooling water slot designs. The mold wall temperatures measured using thermocouples buried in different positions of the mold with the original designed cooling system were analyzed to determine the corresponding heat flux profile. This profile was then used for simulation to predict the temperature distribution and the thermal stress distribution of the molds. The predicted temperatures during operation matched the plant measurements. The results showed that the maximum temperature, about 635 K in the wide hot surface, was found about 60 mm below the meniscus and 226 mm from the center of the mold. For the mold with the type I modified design, there was an insignificant decrease in temperature of about 5 K, and for the mold with the type II modified design, the maximum temperature was decreased by about 15 K and the temperature of the hot surface was distributed more uniformly along the length of the mold. The corresponding maximum thermal stress at the hot surface of the mold was reduced from 408 MPa to 386 MPa with the type II modified design. The results indicated that the modified design II is beneficial to the increase of mold life and the quality of casting slabs.

双分数槽潜油永磁电机磁热耦合分析

针对潜油永磁电机温度过高导致定子绝缘层脱落和转子永磁体受热产生不可逆退磁问题,在定子外径不增大的情况下,提出一种特定空间角度的双分数槽集中绕组结构。首先,根据特殊的绕组结构利用有限元法对该电机模型不同时刻的磁势进行求解分析。其次,在二维瞬态场中分别得到电机空载和额定负载工况下的电磁特性。最后,利用电磁场和温度场结合的多场耦合法求解电机定子、转子、永磁体和线圈的温升。结果表明,在不改变定子外径的情况下双分数槽集中绕组结构能够有效降低电机整体温度,其中永磁体温升下降8.74%,线圈温升下降36.4%,证明了此结构设计的合理性。

用于微波烧结黄土的圆波导缝隙天线设计

在土木建筑领域,湿陷性黄土地基受水浸湿后需进行热加固处理,避免地基承载力下降导致工程安全事故的发生。针对该问题,设计了一种工作在2.45 GHz、结构简单、在黄土中匹配效果良好及加热效果良好的圆波导缝隙天线,用于微波烧结湿陷性黄土,并使用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对烧结效果进行了仿真与分析。结果表明,使用该天线加热半径为45 cm的黄土40h后,黄土的平均温度可达到使湿陷性黄土水分蒸发的100℃,最高温度出现在缝隙周围,由于黄土对电磁波的衰减,距离天线越远加热效果越不明显。此外,通过对黄土介电常数和尺寸的扫参,发现该天线在土体中的S11参数随黄土介电常数和尺寸的变化不大,因此该天线在不同的土壤环境下都能实现良好的匹配和烧结效果。

基于白鹤滩大坝门槽与钢衬连接变形的分析研究

白鹤滩水电站大坝设置7个深孔,并且采用全孔道钢板衬护,进出口分别布置事故闸门及工作弧形闸门,闸门门槽与钢衬之间采用封板焊接相连。门槽与钢衬相连后如何防止门槽变形,保证门槽的安装质量,并消除门槽安装几何尺寸的误差,成为门槽与钢衬连接变形控制的关键性问题。通过白鹤滩水电站大坝深孔门槽与钢衬实际连接效果及试验情况,对产生门槽变形的原因进行分析验证,制定出门槽变形预防及控制措施。

叠层式注塑模具的研究

介绍了叠层式注塑模具的起源、现状。随后介绍了普通流道叠层式模具、热流道叠层式模具(典型热流道、3层或4层热流道、直角进浇热流道)、旋转叠层式模具的结构组成及特点,分析了几种模具的工作原理。最后总结了叠层式模具的一些改进措施。

基于渗透率损失规律分析的稠油井割缝筛管割缝宽度优化

新疆油田某油区内出砂稠油热采井普遍采用割缝筛管进行简易防砂,割缝筛管缝宽设计缺乏依据,防砂后油井产能损失严重,亟需开展割缝筛管缝宽设计的相关研究。模拟目标油区稠油、地层水携砂流动与地层砂条件开展割缝筛管挡砂堵塞实验,分析不同缝宽割缝筛管在稠油堵塞以及稠油与地层砂复合堵塞条件下渗透率变化规律与挡砂情况,结合防砂性能指标定量评价完成缝宽优化。研究结果表明,割缝筛管在稠油堵塞和复合堵塞阶段均发生明显的渗透率损失,堵塞平衡后筛管渗透率均降至0.3μm^(2)以下;提高割缝宽度,筛管在挡砂过程中渗透率增高,渗透率损失幅度和损失速度均呈现降低趋势,但降低缝宽有利于提高筛管挡砂率;对于目标油区中值粒径0.25 mm地层砂,割缝宽度0.30 mm筛管综合防砂性能最好。割缝宽度的优化研究考虑了稠油热采井出砂时间,可为该类油井防砂后产能评价与防砂介质精度优化提供参考和借鉴。

窄缝热浮力射流影响因素的数值模拟

对流动控制方程即连续方程、动量方程和能量方程进行坐标转化,将带有自由表面和不平坦底面的不规则物理区域转变为规则的矩形计算区域。应用大涡模拟Smagorinsky模型对控制方程进行模化,根据破裂算子法将动量方程和能量方程分解成对流、扩散和传播三步进行顺序求解。利用该模型对静止和规则波环境下二维窄缝热浮力射流进行数值模拟,比较了两种环境下速度场、温度场、轴线速度衰减规律、垂向流速的自相似分布等特性,分析了浮力的作用以及射流速度、窄缝宽度等因素对射流掺混过程中温度场分布的影响。数值模拟结果得到已有理论及试验成果的验证。

小型电机绕组导热系数的研究

小型电机的温升问题中电机定子槽部绕组导热系数的确定是一个难点,通过分析电机定子槽的内部结构,运用传热学的有关知识建立了定子槽部绕组的导热模型,推导出了电机定子槽部绕组导热系数的计算方法。最后通过仿真与实验的对比,验证了这种模型及系数计算方法的适用性。

汽车动力锂电池组翅片式散热性能仿真分析

以计算流体动力学(CFD)为基础,应用商业软件ANSYS Fluent进行仿真分析,研究具有不同结构尺寸的翅片式电池热管理系统的冷却性能.首先,通过实验与模拟对比单体电池在不同放电倍率下放电时的温度变化,验证了仿真分析的可靠性.其次,以模块的最高温度和最大温差作为温度控制的监控参数,模拟分析了不同结构尺寸翅片对电池组热性能的影响,发现加入翅片可以显著降低电池组的最高温度,改善温度场的均匀性,而翅片开缝可以扰动空气流场,同时减轻热管理系统质量,提高电池组热管理系统的综合性能.

瞬态热冲击缝槽气膜冷却传热实验及仿真研究

为了分析瞬态热冲击过程中气膜冷却传热规律,采用实验研究和CFD仿真分析方法,研究了瞬态热冲击工况下的平板缝槽气膜冷却传热特性。实验中,主流燃气以约60℃/s^100℃/s的增温速率来模拟瞬态热冲击工况,CFD仿真中,采用DES方法模拟瞬态混合层剪切涡结构对气膜冷却传热影响。结果表明:(1)实验结果显示,当吹风比处于临界值以下时,瞬态热冲击过程中,气膜绝热有效温比逐渐下降直至稳态值,对流换热系数存在同样的规律。(2)DES模拟结果显示,混合层摆动位置及剪切涡发展到壁面的位置随着吹风比的增大而向下游移动,使得壁面传热特性主要由剪切涡流决定逐渐转变为由冷却气流决定。(3)DES结果显示由于混合层剪切涡的不稳定性使得气膜绝热有效温比存在较大幅度的波动;相比RANS方法,DES方法预测的平均绝热有效温比与实验结果吻合更好。

大型星载Ku波段波导缝隙阵列天线—宽频带设计及热变形分析

高度计波导缝隙阵列天线是高增益、低副瓣天线子系统,其宽频带、窄波束等特点对天线设计将提出较高要求.天线阵面较大,在空间环境冷热交替的作用下会发生形变,因此,有必要研究形变对天线电性能的影响.本文采用天线阵分区馈电、波导中心馈电以及加载元件等技术,解决了天线宽频带设计问题,并针对热变形问题,提出一种分析天线热变形对其电性能影响的新方法.现已加工出8×10阵列天线实验件,实测结果表明,1.3以下驻波带宽为340 MHz,E面副瓣电平为-25.9 dB,H面副瓣电平为-27.2 dB,满足实际要求,验证了设计方法的有效性.

转子轴封弹性槽形状及尺寸对应力集中的影响

计算了存在严重应力集中的转子轴封热弹性槽部位的热应力场。分析了弹性槽不同的结构形状对应力集中的影响,以及弹性槽不同的结构尺寸对应力集中的影响;对减小热弹性槽的应力集中程度提出了一些有益的建议。

旋转电磁致热器热功率与结构参数关系的研究

为了分析新型电磁加热装置—旋转电磁致热器的设计方法,对致热器的热功率进行了研究。首先分析了致热器的热功率分布规律,提出定子热功率透入深度的概念作为致热器设计的准则,给出了透入深度随转速变化的规律,分析了透入深度在致热器设计中的作用。以此为依据,为提高致热器的热功率密度,比较了闭口槽、半开口槽和开口槽三种不同定子结构的致热器在不同转速下的热功率密度。分析了开槽结构的致热器槽深和槽宽变化对热功率密度的影响,最后对开口槽和闭口槽样机的热功率进行了测试。实验结果表明了分析的正确性。

电子器件空气强制对流冷却研究

运用翅片开缝等设计思想，对电子器件空气冷却平片散热器中的翅片进行改进，并对连续平片、分段平片、分段开缝翅片等散热器进行了层流流动与换热的数值模拟．研究发现，在相同风扇泵功条件下，分段平片性能优于连续平片，开缝翅片优于分段平片．提出了一种适用于冷却要求更高的新型换热器，相比原换热器，新型换热器翅片间距和翅片厚度更小，翅片开缝且分段．初步研究表明，这种新型换热器在风扇功率足够的情况下，可以用于下一代热负荷更高的CPU，并讨论了常规的空气强制对流冷却的极限问题．

3毫米波段缝隙阵天线的热电一体化设计研究

在3毫米波段雷达导引头系统中,收发组件与波导缝隙阵天线集成装配,其工作过程会使天线温度上升,从而导致天线性能恶化.为了使天线在不同温度下均保持最佳性能,提出一种基于电磁与热一体化的设计方法.通过对天线样机在典型工作温度下的仿真分析与实验验证,证明了此设计方法的有效性和可行性.

砂型上防夹砂应力释放槽尺寸的分析

针对后桥箱体铸件夹砂问题,讨论了铸件上大平面产生夹砂的原因。在受力分析的基础上,分析砂型表面层弯曲断裂的过程,指出,垂直压应力是造成砂型表面层早期弯曲的根源,进而提出了在砂型大平面处设置应力释放槽预防夹砂缺陷的措施,并且进行了生产验证。研究表明,应力释放槽不仅减小水平热压应力,而且减小垂直热压应力造成的弯曲挠度。窄而深的应力释放槽具有更好的预防夹砂的效果。

废气再循环冷却器的性能仿真及结构改进研究

废气再循环(EGR)冷却器的工作条件恶劣,经常由于热负荷过高而出现结构开裂问题,严重影响实际使用性能。针对某型EGR冷却器,采用流固耦合热分析方法,用计算流体力学和有限元软件计算分析了EGR冷却器的流场、温度场和热应力分布,其数值模拟结果与测试结果吻合;验证了EGR冷却器的开裂现象系工作时所受热应力过高导致。据此,通过在外表面增加扰流槽对EGR冷却器结构进行了一定的改进,试验结果表明,改进后的EGR冷却器不再出现开裂现象,研究结果表明流固耦合分析是解决EGR冷却器开裂问题的有效方法。