正弦激励作用下磁流变阻尼器温升理论与试验研究

研究磁流变阻尼器温升理论模型,为分析和改进阻尼器温度特性做铺垫。在分析磁流变阻尼器温升原理的基础上,提出两种大振幅正弦激励作用下磁流变阻尼器的温升理论模型:一种以阻尼器中的磁流变液为研究对象,根据简化的流体单元一维传热模型而建立,该模型适合筒壁较厚的磁流变阻尼器,且估算温度比实际值高;另一种以磁流变阻尼器整体为研究对象,采用集总参数法(Lumped parameter method)而建立,该模型估算温度比实际值低。两种理论模型能预测磁流变阻尼器内部温度随时间的变化范围,并通过试验验证实测温度位于这两种理论模型所确定的温度范围内。实际应用中,根据磁流变阻尼器的结构尺寸来选用合适的理论模型进行分析,也可通过对两种理论模型的温度解进行加权平均来求得精确的温度解。

颗粒帘换热单元的稳态换热特性研究

提出了一种全新的颗粒帘换热器的概念及基于其换热单元的空气预热器(空预器)概念,并在固体与气力快速热平衡的假定条件下构建了换热计算数学模型,研究了各工况下热颗粒-冷气流及冷颗粒-热气流的换热特性及规律。结果发现:颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间能够实现深度换热,换热效果明显。基于颗粒帘的气固两相换热器技术是空预器及各种工业尾气余热回收技术的重要发展方向。

磁流变阻尼器温升特性及控制研究综述

温升效应是磁流变液阻尼器由实验室走向大规模工程实用化所面临的重大挑战,在长时间连续工作过程中所引发的温升现象会影响阻尼器的力学性能及稳定性.为全面了解磁流变阻尼器在温升效应下的性能变化以及克服输出性能随温度波动的控制方法,分别从磁流变液温度特性、阻尼器温升理论、考虑温度因素的动力学模型和温升补偿控制算法4个方面进行归纳阐述.重点介绍了直线式磁流变阻尼器在温升条件下的研究状况.由磁流变液材料、器件直至系统的角度全面梳理了温度因素对磁流变阻尼器的影响.最后,针对磁流变阻尼器在温升情况下的研究进行总结,并分析其所面临的问题和挑战.

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。

高速永磁电机转子风摩耗对温升的影响

高速永磁电机(HSPMM)结构紧凑、功率密度高、散热困难,易使转子永磁体因温度过高而发生不可逆退磁。以一台额定转速为30000 r/min的HSPMM为例,基于计算流体力学和数值传热学的原理,从工程实际应用的角度,对不同通风量下的转子风摩耗及温升进行计算分析,并与电机温升试验进行对比。研究表明:HSPMM转子风摩耗占总风摩耗比重较大,且该比重随着流量的增加而增加;通风量达到一定值后,电机散热达到平衡,转子风摩耗随着流速的增加而急剧增加,使永磁体温度升高。增加机座水冷后,可以降低通风量,使电机达到理想温升水平。

工作过程中磁流变液热量产生机理及其影响

在磁流变液工作过程中不可避免会产生热量,使工作温度升高并影响磁流变液相关性能。笔者从电磁、摩擦和磁热效应等方面综述了磁流变液工作过程中热量产生机理,并且阐述了工作环境温度升高后对磁流变液各组成成分、黏度和剪切应力等主要特性的影响。温度的升高不仅会使磁流变液各成分发生相应变化,也会使黏度和剪切应力减小,导致磁流变液性能降低甚至发生不可逆变性。因此笔者认为:为了有效延长磁流变液使用寿命,一方面可以优化磁流变液配方,配制出具有良好温度适应能力的磁流变液,另一方面可以通过建立包含温度参数的剪切屈服应力模型来预测磁流变液性能随温度变化情况,从而更加精确控制磁流变液工作温度;当温度大幅上升不可避免时,应及时采取冷却措施。

PCB绕组盘式电机CFD热分析

印制电路板(PCB)绕组盘式电机具有零齿槽转矩、高功率密度、高效率、高设计灵活性、高加工精度等诸多优点,可广泛应用于航空、工业驱动、风力发电等领域。然而,内定子外转子结构的PCB绕组盘式电机受空间限制,定子散热困难,易产生绝缘老化、永磁体退磁等问题。为实现对PCB绕组盘式电机热特性的精确计算,研究气隙封闭条件下流体域的对流散热问题。探究电机内PCB绕组上热量散出的传热路径,提出一种采用由实验关联式导出空气等效导热系数的计算方法,利用计算流体力学(CFD)方法对内部流体流动和热特性进行仿真分析。结果表明PCB绕组盘上90%的热量进入气隙,空气等效导热系数的理论和仿真计算值误差不超过5%。最后设计并制造采用单定子双转子结构的PCB绕组盘式电机实验原理样机,通过实验对理论分析的正确性和仿真计算结果的精确性进行验证。