电磁炉电磁噪声多场耦合计算及降噪设计

电磁炉的工作噪声会给使用者带来很大困扰,因而其降噪设计受到高度关注。研究由于电磁力引起的电磁振动噪声。首先从电磁炉电磁场及电磁力产生原理出发,分析由涡流引起的洛伦兹(Lorentz)力和磁化引起的开尔文(Kelvin)力的特征。阐述电-固-流-声多物理场耦合计算和数据传递方法,通过数值计算得到电磁力,并计算在此激励下多场耦合电磁振动噪声。计算与测试结果相对误差小于10%。根据噪声产生原理,提出降低电磁振动噪声的改进方案,并进行了仿真与试验验证。

多场耦合计算平台与高超声速热防护结构传热问题研究

从有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)的单元特性出发,提出一种具有局部守恒特性的界面载荷插值方法。采用共享内存技术开发适用于通用有限元和计算流体力学(CFD)软件的多场耦合计算平台,并基于分区耦合方式实现流固耦合传热计算。作为验证,分别将ANSYS与Fluent和CFD-FASTRAN软件进行耦合,计算外壁冷却的喷管和高超声速圆柱绕流的耦合传热问题,结果与实验值吻合良好。针对类X-34飞行器的头部热防护结构(TSP),考虑材料非线性和辐射效应,对高超声速巡航状态下驻点温度和结构冷却系统功率随热防护层厚度的变化规律进行了研究。计算结果表明:驻点温度随热防护层厚度的变化并不明显,而冷却系统功率随热防护层厚度增加急剧降低;此外,材料发射率非线性对结果影响较大。

矿用隔爆一体化变频电机的三维流场温度场耦合计算

针对矿用隔爆一体化变频电机几何结构不完全对称、封闭结构严重制约散热的问题,提出了对完整变频电机进行流场温度场耦合计算的方法。首先基于基本假设,建立完整三维流动与传热耦合求解的数学模型,并给出相应的边界条件,然后采用多参考坐标系模型与有限体积法进行耦合计算。对变频电机内部的流体流动性能、整体温度场、电机定转子温度场、变频器功率模块温度场以及对流换热系数分布进行了分析。计算结果表明:变频电机的几何结构不对称表现出定子和机座的温度场分布并不沿转轴中心线对称,对变频奠基完整模型进行仿真分析可以全面了解温度场的分布;变频电机在额定工况和1.2倍过载工况下的最高温度出现在转子导条上,最高温度小于绝缘条件所允许的极限温度。通过对计算结果与实验数据的比较分析,验证了计算方法的正确性。