Study on Matching a 300 MVA Motor Generator with an Ohmic Heating Power Supply in HL-2M

A new 300 MVA/1350 MJ motor generator （MG） will be built to feed all of the poloidal field power supplies （PFPS） and auxiliary heating power supplies of the HL-2M tokamak. The MG has a vertical-shaft salient pole 6-phase synchronous generator and a coaxial 8500 kW induction motor. The Ohmic heating power supply （OHPS） consisting of 4-quadrant DC pulsed convertor is the one with the highest parameters among the PFPS. Therefore, the match between the generator and the OHPS is very important. The matching study with Matlab/Simulink is described in this paper. The simulation results show that the subtransient reactance of the generator is closely related to the inversion operation of the OHPS. By setting various subtransient reactance in the simulation generator model and considering the cost reduction, the optimized parameters are obtained as xd＂ = 0.405 p.u. at 100 Hz for the generator. The models built in the simulation can be used as an important tool for studying the dynamic characteristics and the control strategy of other HL-2M PFPSes.

航空电推进电机多层波浪形拓扑及散热设计方法

针对航空电推进电机的散热问题,提出一种基于多层波浪形散热拓扑的航空电推进电机高效散热设计方法。航空电推进电机采用多层波浪形散热拓扑,建立电机等效热网络模型,确定等效热阻、对流换热系数等重要参数,完成电机温度精确计算,并通过CFD仿真验证所建立电机等效热网络模型的准确性和有效性。以此为基础,对比分析传统散热翅和多层波浪形散热拓扑对电机功率密度的影响。基于多层波浪形散热拓扑的等效热网络模型,采用遗传学习粒子群优化(GL-PSO)算法,完成航空电推进电机高效散热优化设计。优化结果表明:相比于原始方案,优化方案的机壳质量减轻15.1%,整个电机的功率密度提升0.06 kW/kg。

飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题,以某额定功率为300 kW、转速为10000 r/min的永磁同步电机为研究对象,利用磁热耦合的方法,对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析,研究永磁同步电机的损耗及电机热分布;利用热仿真模型,研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明:高温主要集中于永磁体及绕组区域;减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能;辐射率越高,永磁体散热性能越好;改进电机结构后,永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考。

电机散热中毛细芯热管等效导热系数演变规律实验研究

为推动毛细芯热管在电机中的应用并提供理论参考和数据支撑,本文通过实验研究了加热功率、运行角度以及风速对毛细芯热管等效导热系数的影响。结果表明,热管正常运行过程中,加热功率对热管等效导热系数影响不大。不同运行角度下的热管等效导热系数也存在一定的差异,在10 W加热功率下,等效导热系数的差异最高可达25%。当风速增大时,热管的等效导热系数呈现出减小的趋势,这种现象对高加热功率下的热管运行尤为明显。

氦气风机驱动电机转子径向通风结构研究

氦气风机驱动电机是高温气冷堆一回路唯一能动设备,其安全性直接影响到高温气冷堆的安全稳定运行。针对高温高压环境及氦气传热工质对驱动电机风路结构设计及相关参数影响引发的新问题,通过建立双侧转子铁心三维风路结构流固耦合传热模型,计算分析了高温高压环境下传热工质氦气在转子径向风沟内的流动特性,研究了转子分别在动态和静态情况下,通风结构内流体流动规律及转子铁心和导条的温升变化规律。同时,对不同种类传热工质的对应规律进行了对比研究,搭建了模拟实验测试装置,实测数据与数值计算结果吻合较好,验证了计算分析结果的合理性和正确性,为氦气风机驱动电机转子风路结构优化、冷却性能的有效提升提供一定的理论参考。

冷却流道结构对电机散热性能影响

以135kW永磁同步电机为研究对象,利用CFD仿真方法分析了螺旋型流道、单通道周向Z型流道、和轴向Z型流道对电机散热性能的影响,结果表明:采用螺旋型流道电机机壳散热效果最好,壳体内壁最高温度为358.93K,相比单通道周向Z型流道和轴向Z型流道分别下降了1.69K、46.47K;螺旋型流道的速度均匀性和压力损失均最优,速度均匀性系数和进出口压力差分别为0.948和14.78kpa,永磁同步电机的流道结构可以优先考虑采用螺旋型流道的形式。

大型永磁同步电机内外双循环强化散热性能模拟

针对高铁大型永磁同步牵引电机转子区域散热困难、内部温升分布不均匀的问题,在机壳水冷电机结构基础上的定子铁芯外表面处增设轴向矩形风道,并结合气隙、转子减重孔形成内外双循环散热结构,探究降低定子、绕组部位温升和提升电机内部散热均匀性的影响规律.首先通过Ansoft Maxwell平台仿真得到双循环散热结构在额定工况下各部件损耗值,同时为了更好模拟转子旋转带动气隙中的空气流动,对气隙进行分层处理,采用流-固耦合的有限元分析法模拟研究单、双循环散热结构下电机内部空气流动特性以及温升规律.结果表明,内循环风冷结构使电机内部空气流速显著提高,表面平均换热系数也显著提升,转子区域的热量会随着空气的流动更多地传给温度相对较低的定子区域及机壳,同时减少热量向转子部位传递,从而使转子和永磁体的温升降低.在此基础上,采用正交分析法对矩形通风孔的截面积、数量、高宽比进行结构参数优化,并采用温升分布均匀性系数对电机进行温升评价,得到最优方案下电机最高温升相比单循环散热结构降低12.1K,电机整体温升分布均匀性提升16.54%.

反应性气膜对喷管附面层损失的影响

针对二维轴对称喷管,数值模拟研究了氢气和正癸烷两种反应性气膜对喷管附面层损失的影响,分析对比了喷注比为0%、0.47%、1.07%、1.42%以及氢气、正癸烷两种不同喷注物质下喷管附面层损失变化规律。结果表明,与无喷注的情况相比,壁面喷注形成的反应性气膜显著降低了喷管壁面温度;当喷注比从0%增加到1.42%时,氢气反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了2648.3 K,而正癸烷反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了1875.9 K;喷注物质为正癸烷不利于降低喷管附面层损失,正癸烷反应性气膜使得喷管附面层损失增加了504.3%;而喷注物质为氢气更有利于降低喷管附面层损失,反应性气膜使得喷管附面层损失降低了38.8%。研究表明,氢气反应性气膜对喷管的热防护和附面层减阻综合性能提升更有利。

基于蒙特卡洛法的喷管中强非均匀性介质辐射换热问题求解加速策略

固体火箭发动机喷管内的辐射换热不可忽视,使用传统蒙特卡洛法模拟效率低下,而现有蒙特卡洛法加速策略研究多局限于辐射物性跨越1个数量级的情况,这与实际喷管中的强非均匀性特点不符。因此,辐射物性跨越2~3个数量级时,以零碰撞蒙特卡洛法为基准,对加权零碰撞蒙特卡洛法和分解蒙特卡洛法两种加速策略进行比较探究,分别考察了灰介质立方体、非灰介质圆柱体算例。结果表明:加权零碰撞蒙特卡洛法在零碰撞衰减系数取全局最大值的60%以上、分解蒙特卡洛法在控制介质辐射物性取全局最大值的3%以内时,二者均可在保证计算精度的前提下缩减计算用时;相较分解蒙特卡洛法,加权零碰撞蒙特卡洛法的加速性能更好,其在非灰算例中的效率提升最高可达14%。此外,还提出了一种改进的轴对称网格定位方法,在几种典型路径中计算用时可缩减43%以上。

纯电动乘用车电驱动系统余热回收特性研究

针对如何回收电机余热以提升乘员舱制热性能的问题,基于AMESim软件搭建了纯电动乘用车热管理系统仿真模型。在此基础上,分析了电机余热回收模式下,制冷剂分配比例和热管理系统架构对乘员舱制热性能的影响。研究结果表明,在车速为60 km/h时,电机的发热量可达1402 W,电机控制器的发热量可达427 W。与无电机余热回收模式相比,通过合理分配制冷剂,热管理系统从电驱动系统和环境中吸收的总热量可提升58.69%~100.57%,乘员舱制热功率可提升71.36%~100.37%。在电机余热回收模式下,采用并联架构的乘员舱制热功率比串联架构高出了23.42%~27.23%。

双脉冲固体火箭发动机Ⅰ脉冲燃烧室壁面烧蚀特性研究

针对双脉冲固体火箭发动机Ⅰ脉冲燃烧室壁面烧蚀热防护问题,基于热解动力学和热化学烧蚀理论,建立了芳纶/三元乙丙橡胶(EPDM)变热物性传热烧蚀模型,结合Ⅰ脉冲燃烧室绝热层工作过程的热载荷环境分布特征,开展了Ⅰ脉冲绝热材料与钢壳体一体化传热烧蚀研究,分析了不同脉冲间隔时间、不同脉冲工作时间对绝热层烧蚀特性的影响。研究结果表明:热流作用初期绝热材料表面升温迅速,但温度上升速率和炭化层厚度增长速率随能量扩散不断降低;Ⅱ脉冲工作时,Ⅰ脉冲绝热层烧蚀严重区域与气流剪切力极大值区域对应;不考虑炭化层整体剥落的前提下,脉冲间隔时间越长,Ⅰ脉冲绝热层烧蚀厚度越小,但Ⅰ脉冲燃烧室壳体温度越高,越容易影响发动机结构完整性;脉冲工作时间越长,烧蚀厚度增加速率越小;双脉冲发动机工作时间一定时,Ⅱ脉冲工作时间占比越大,烧蚀厚度越大。炭化层厚度在24 s左右达到最大值。

真空管道内直线电机定子温度分布与散热特性研究

为研究真空管道内直线电机定子的温度分布和散热特性,建立了直线电机定子温度分布三维数值计算模型,利用Fluent软件模拟了定子在通电及散热阶段的温度场变化,研究了不同管道压力(0.005、0.01、0.02、0.05、0.1atm)对线圈表面自然对流换热性能的影响,分析了自然对流换热与辐射换热的相对强弱。研究结果表明,列车单次运行引起的定子温升很小,线圈最高温升为14.6℃,经两小时散热后温升仅为0.55℃;通电线圈产生的热量95%以上通过导热传递给铁芯和支架,而通过对流和辐射所传递的热量非常少,管道内压力对线圈表面的自然对流换热量有很大影响;线圈表面的辐射换热量大于自然对流换热量。研究结果为真空管道直线电机定子的温升特性及散热方法研究提供了理论依据。

三热源热布朗热变换器的生态学性能优化

基于[火用]分析的生态学函数,研究了三热源热布朗热变换器循环的生态学性能。导出了生态学函数的解析式,并研究了循环在最大生态学函数目标下的供热率和供热系数特性。通过与供热率目标下的性能进行比较,说明了生态学函数作为优化目标时三热源热布朗热变换器的性能优势。结果表明:通过调整势垒高度和外力,可使三热源热布朗热变换器工作在最大生态学函数目标下。当以生态学函数代替供热率作为优化目标时,三热源热布朗热变换器可以以牺牲较小的供热率为代价,换取供热系数的较大提升。

基于能量流分析的低温能耗研究

为研究低温环境下导致电耗恶化的主要因素,文章通过整车能量流分析方法,测试了常温(23℃)和低温(-7℃)环境下中国乘用车行驶工况(CLTC-P)各个部件能量消耗。测试结果表明,低温和常温的主要能耗差异部件为电驱、压缩机、低压风扇、鼓风机、水泵等。其中压缩机和电驱消耗增加占比较大,所以重点剖析低温电驱恶化的原因,理论分析电驱低温能耗恶化的原因为低温底盘阻力恶化、低温电驱润滑油粘度增加、电机效率恶化等。为了验证润滑油温对电驱电耗的影响,通过电驱水泵流量控制电驱油温,在不同油温下进行低温CLTC-P工况电耗测试。为了验证低温电驱余热通热泵系统和自加热电驱油温这两个方案的能耗差异,实验过程中同时记录电驱电耗和压缩机电耗以及电驱油温,实验结果表明电驱余热自加热油温总电耗更优。

马云枝诊治运动神经元病经验介绍

介绍马云枝教授诊治运动神经元病的临床经验。马云枝教授认为,运动神经元病主要由先天禀赋不足,后天失养所致。其病位在肌肉筋脉,与脾胃、肝、肾相关,病性以虚证为多,虚实夹杂者亦不少见。诊治运动神经元病通过辨别疾病病程分期、脏腑病位、标本虚实、病情轻重,以及常证变证,进而分别从湿热、脾胃、肝肾及痰瘀诸方面对运动神经元病进行辨证论治,治法分别有清化湿热、通利筋脉,补脾益胃、健运升清,滋补肝肾、滋阴清热,温补脾肾、强壮筋骨,益气养营、活血化瘀。

新能源汽车电机控制器液冷散热系统热仿真分析及特性研究

新能源汽车电机控制器散热系统中针柱的直径、高度和冷却液体积流量对系统的综合性能有重要影响。采用数值仿真方法,分析3个设计参数对热源最高温度和冷却液压降的影响规律,得到3个参数的最优设计范围;利用仿真数据和响应面方法,建立3个参数与热源最高温度和冷却液压降的多项式代理模型;建立散热系统综合优化数学模型,并进行求解,得到最优设计参数;最后,利用数值仿真方法对最后设计结果进行验证。所述方法可以在较少的计算成本下,实现电机控制器散热系统结构的快速优化设计。

主动电磁轴承支承的高速电动机总成热平衡分析

以一台由主动电磁轴承支承的某型卧式离心鼓风机为研究对象,对其电动机总成的电磁场进行仿真,得到电动机和主动电磁轴承的损耗分布,根据该鼓风机的三维模型提取空气域,分析不同风冷散热方式下冷却空气在其内部的流动情况,再运用Fluent对电动机总成温度场进行仿真,将得到的温度场仿真结果与试验结果进行对比,结果表明:电动机、径向主动电磁轴承、轴向主动电磁轴承的铜损耗率最高分别为768180,124590,281700 W/m^(3);双口直接通风加水冷散热和单口混合通风加水冷散热的仿真结果与试验结果的最大误差分别为4.15%和5.48%,单口混合通风加水冷的散热效果更好,验证了单向磁-热耦合温度场分析方法的合理性。

基于Icepak的电机热分析与优化设计

为了降低电机的运行温度,提高电机的安全性,针对电机的散热情况,基于有限元理论分析,在Icepak中建立电机散热仿真模型并进行仿真计算,确定了影响电机散热的因素,对电机风道结构和风机参数的选择进行了优化设计,结果表明优化后的电机温升降低了约85℃,为电机的工程化应用奠定了基础。

油冷电机转子散热过程仿真分析

通过有限体积法研究转子端盖出油孔位置和冷却油流量对电机转子温度场的影响。研究结果表明,电机转子端盖出油孔位置越靠近电机轴,电机转子的散热效果越好;增加转子冷却油流量也会强化电机转子散热,但存在一个临界流量,超过该临界点后再增加转子流量来提高转子的散热强度将会变弱。文章研究电机转子端盖出油孔位置及转子流量变化对电机散热过程的影响,旨在为电机转子冷却优化提供指导性建议。

煤矿用隔爆型电动机内置加热带的研究

随着科技的进步,煤矿用隔爆型电动机内部增加了加热带,为了保证隔爆型电动机的整体隔爆性能,根据爆炸性环境用GB/T 3836系列标准,针对加热带温度过高带来的危害进行了详细分析,制定出符合防爆要求的方案,确保了煤矿用隔爆型电动机的内置加热带的安全运行。