水冷电抗器多物理场耦合仿真研究

电抗器能够抑制电网中的电压波动,改善电能质量。在电抗器的运行过程中,电抗器的绕组和铁芯会产生大量的损耗,这些损耗所产生的热量若不能即使排出则会影响电抗器的正常运行甚至导致变流器损坏。本文通过建立电磁-热-流耦合仿真模型,研究了水电一体式电抗器以及水电分离式电抗器的散热性能。多物理场耦合仿真能够精确的得出电抗器损耗大小及分布情况。为精准计算变流器内部整体损耗提供了依据,降低了变流器冷却系统的设计余量,从而达到降本增效的目的。研究结果表明:水电一体型电抗器冷却空气换热量占比1.2%,水电分离型电抗器冷却空气换热量占比13.6%。

锂离子电池多物理场耦合模型中的粒径分析

为深入理解锂离子电池(Lithium-Ion Battery,LIB)内部的多物理场耦合行为,更好地为锂离子电池的生产制造及优化等工作提供参考,文中通过数值模拟方式,在有限元仿真软件COMSOL Multiphysics中建立了更符合物理实际的锂离子电池电化学-热-力(Electrochemical-Thermal-Mechanical,ETM)耦合模型,并进行求解。该模型考虑了电池工作时电极与颗粒两个尺度中的应力生成,解决了以往模型中电极层面应力难以计算的问题。同时通过考虑应力对锂离子扩散及过电位的修正,更好地关联了应力与电化学间的关系。基于该模型,文中讨论了不同正极粒径对电池性能的影响。数值结果表明,当正极粒径小时,锂离子电池放电过程中各物理场的性能指标较好,电池能量密度增大,证明采用较小的正极粒径可提升锂离子电池性能。

基于多物理场耦合的注塑机模板性能分析

采用多物理场耦合分析方法,深入探讨了注塑机模板的力学、热学和流场性能.通过先进的数值模拟技术,详细分析了模板在工作过程中的应力分布、温度场变化和塑料熔体流动状况.研究识别了性能瓶颈,并提出了针对性的优化措施,包括结构设计调整、冷却系统改进和流道优化等.这些措施显著提升了模板的整体性能和稳定性,为注塑机模板的设计和优化提供了重要参考.

1.12MW高速永磁电机多物理场综合设计

高速电机设计时即要满足电磁性能要求,又要满足机械特性的要求,还需满足冷却与温升的要求,因此高速电机的设计是一个多物理场迭代综合设计过程。针对高速电机的多物理场一体化设计过程,本文基于电磁场-转子强度-转子动力学-流体场与温度场等对一台1.12MW,18 000r/min的高速永磁电机进行了综合设计,在多物理场仿真分析的基础上,得到了满足电磁性能、转子强度、临界转速和电机温升的综合设计结果,并加工了一台样机,进行了电机性能实验、转子机械特性实验以及温升实验,实验结果与计算结果相吻合,验证了本文仿真分析与设计方法的可行性,对大功率高速永磁电机的设计与发展具有一定的借鉴意义。

高速永磁电机综合设计与分析

高速非晶合金永磁电机设计受电磁、机械、温升的制约,因此高速非晶合金永磁电机的设计是一个多物理场综合设计的过程。针对高速非晶合金永磁电机设计受多物理场制约的问题,基于多物理场的分析方法,分析了非晶合金材料对高速永磁电机电磁性能的影响;研究了内置式永磁转子在高速运行状态下的应力分布,并分析了轴承支撑刚度对转子系统临界转速的影响;针对高速非晶合金永磁电机损耗分布特点研究了其温度场的分布。基于提出的多物理场综合设计方法,设计并制造了一台额定功率15 k W、最高转速30 000 r/min的高速内置式非晶合金永磁电机,并对样机进行了试验,验证了仿真分析与设计方法的可行性,为高速非晶合金永磁电机的设计提供参考。

效能主导的复杂电子信息系统跨域协同设计关键问题与方法论

本文从体系作战效能出发,针对复杂电子信息系统设计的“信息域”与“物理域”之间“难以兼容”、“相互隔断”的瓶颈问题,对跨“信息域”、“物理域”的协同设计关键问题及其方法论进行了研究。以系统工程理论为指导,研究提出了效能主导的跨域协同设计RFLP方法论、基于MBSE的多粒度模型体系构建方法论、基于模型驱动的虚拟集成与效能验证评估方法论,并讨论了基于MBSE的跨域协同设计RFLP数字空间环境构建思路。为突破“信息域”与“物理域”之间“难以兼容”和“相互隔断”的瓶颈问题提供了一种方法论,为复杂电子信息系统及其作战体系的跨域协同设计、联合仿真验证等技术研究提供了一定的技术基础。

基于多领域仿真的混合动力汽车用起动发电一体化永磁同步电机设计

提出了车用电机的现代设计理念、步骤和原则,并在此基础上设计了混合动力用起动发电一体化(Integrated Starter/Generator,ISG)永磁同步电机,该样机性能指标符合技术要求。仿真数据与样机测试结果基本吻合,验证了该设计方法的可行性和有效性。

高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计

小体积高功率密度无刷伺服电机在武器装备系统领域的需求越来越大,介绍了一种高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计方法。分析了高功率密度无刷伺服电机的电磁、机械、热、损耗等多物理场设计,通过仿真确定电机技术方案,并加工生产,按国军标进行了一系列性能和环境试验,验证了设计方法合理有效,产品能够满足武器装备使用要求。

基于多物理场耦合的母线优化设计

针对矩形母线消耗材料多,电流密度偏低,散热效果差等缺点,在充分考虑邻近效应和集肤效应影响的基础上,采用多物理场耦合分析的方法对2kA矩形母线进行优化设计。首先建立常规矩形母线三维电磁场有限元模型,对其电磁场进行计算,得出电流密度的分布,对比两种母线集肤效应系数。其次,将电磁损耗当做热源添加到母线的流体-温度场计算中,分析对比了两种母线温升及流速分布,确定了母线导体中各个部分中对流散热与辐射散热所占的比重。最后,通过仿真与试验测量结果的对比,证明了所用多物理耦合分析方法可以为其它类型母排的分析提供参考。

高功率密度行星减速器设计的关键核心技术综述

行星减速器是机电设备中的核心功能部件,随着产品对空间和质量的要求越来越严格,高功率密度行星减速器应运而生,这也对减速器精度及精度保持性、输入输出性能、振动、噪声及可靠性、寿命等提出了更高要求。传统的行星减速器设计技术难以满足产品开发的要求。针对高功率密度行星减速器开发中的动力学设计、多物理场耦合仿真、可靠性设计及寿命预测等三个关键核心设计技术进行分析论述,可为减速器产品的研发提供参考。

基于多场耦合的电子装备机箱结构优化设计

电子装备机箱结构设计受到结构强度、通风散热和电磁屏效三方面的约束。实际工作中的电子装备受到结构位移场、温度场和电磁场的共同作用,它们都是机箱结构参数的函数。由于机箱的电磁场、温度场和结构位移场之间存在一定耦合关系,该文建立了电子装备的多场耦合模型,并在此基础上提出多场耦合的优化模型,可用于实际机箱结构的优化设计。最后,将其应用于某电子设备机箱实物的结构优化设计,取得了满意的结果。

高速永磁外转子爪极电机多物理场分析与驱动系统设计（英文）

由于高频供电与高速旋转的影响,与传统电机相比高速电机设计面临更严峻的问题,如电磁场分析,转子应计算,转子动力学特性和驱动系统。本论文基于高速永磁外转子爪极电机进行研究,推导了电机外转子应力的理论解析表达式,并采用有限元方法对其进行了验证。高速转子的设计应满足其动力学特性要求,利用有限元方法分析了转子动力学特性并与不同转子结构进行了对比。此外,搭建了无位置传感器驱动系统仿真模型,并对高速永磁外转子电机进行实验研究,证实了驱动系统的可行性。

电子声学环境可变系统及其在中国的应用现状及发展趋势研究(一)

电子声学环境可变系统经过60多年的发展,目前已日臻成熟并得到了众多实际应用。相比于通过物理方式改变声学环境,电子方式因为造价更低、性价比更高、实现起来更为容易,针对越来越多的多功能厅堂建设而言,具有广阔的市场需求和良好的发展前景。介绍迄今为止电子声学环境可变系统的基本原理、主要挑战和发展历史,并根据三种分类,阐释几种常见系统的技术概念和特点,总结电子声学环境可变系统在中国的应用现状、主要问题及未来趋势。

电子声学环境可变系统及其在国内的应用现状及发展趋势研究(二)

电子声学环境可变系统经过60多年的发展,目前已日臻成熟并得到了众多实际应用。相比于通过物理方式改变声学环境,电子方式因为造价更低、性价比更高、实现起来更为容易,针对越来越多的多功能厅堂建设而言,具有广阔的市场需求和良好的发展前景。介绍迄今为止电子声学环境可变系统的基本原理、主要挑战和发展历史,并根据三种分类,阐释几种常见系统的技术概念和特点,总结电子声学环境可变系统在中国的应用现状、主要问题及未来趋势。

电子声学环境可变系统及其在国内的应用现状及发展趋势研究(五)

电子声学环境可变系统经过60多年的发展,目前已日臻成熟并得到了众多实际应用。相比于通过物理方式改变声学环境,电子方式因为造价更低、性价比更高、实现起来更为容易,针对越来越多的多功能厅堂建设而言,具有广阔的市场需求和良好的发展前景。介绍迄今为止电子声学环境可变系统的基本原理、主要挑战和发展历史,并根据三种分类,阐释几种常见系统的技术概念和特点,总结电子声学环境可变系统在中国的应用现状、主要问题及未来趋势。

电子声学环境可变系统及其在国内的应用现状及发展趋势研究(三)

电子声学环境可变系统经过60多年的发展,目前已日臻成熟并得到了众多实际应用。相比于通过物理方式改变声学环境,电子方式因为造价更低、性价比更高、实现起来更为容易,针对越来越多的多功能厅堂建设而言,具有广阔的市场需求和良好的发展前景。介绍迄今为止电子声学环境可变系统的基本原理、主要挑战和发展历史,并根据三种分类,阐释几种常见系统的技术概念和特点,总结电子声学环境可变系统在中国的应用现状、主要问题及未来趋势。

电子声学环境可变系统及其在国内的应用现状及发展趋势研究(四)

电子声学环境可变系统经过60多年的发展,目前已日臻成熟并得到了众多实际应用。相比于通过物理方式改变声学环境,电子方式因为造价更低、性价比更高、实现起来更为容易,针对越来越多的多功能厅堂建设而言,具有广阔的市场需求和良好的发展前景。介绍迄今为止电子声学环境可变系统的基本原理、主要挑战和发展历史,并根据三种分类,阐释几种常见系统的技术概念和特点,总结电子声学环境可变系统在中国的应用现状、主要问题及未来趋势。

多物理场作用下磁场辅助微细磨料水射流流场数值模拟

为了解决磨料水射流加工过程中射流分散以及磨料分布随机的问题,采用在聚焦管处加入辅助磁场的方法。利用COMSOL Multiphysics软件数值模拟磁场辅助磨料水射流喷嘴内外在多物理场作用下流场分布规律,采用湍流、粒子追踪、磁场三模块分析磁性磨料在磁场、重力场、流场等多物理场作用下的运动状况,仿真结果表明:施加辅助磁场后,射流的发散性减弱,准直性增强,在磁场、重力场和流场的耦合作用下,微细磨料被约束在射流轴线附近,实现了磨料的聚集效应。模拟结果表明,辅助磁场有助于提高磨料水射流加工效率和加工表面质量。

六相永磁容错轮毂电机多物理场综合设计方法

针对电动装甲车用轮毂电机工况复杂多变,发热严重的问题,通过对电机所涉及各物理场之间关系的分析,提出了一种永磁容错轮毂电机多物理场设计方法。利用该方法对一台电动装甲车用额定功率50kW,最高转速6000r/min六相永磁容错轮毂电机进行了综合设计。在电机结构初步设计基础上,通过电磁-应力耦合分析,在兼顾电磁性能和转子强度的情况下对转子隔磁磁桥进行优化设计;通过电磁-温度耦合分析计算了电机内各区域温度分布,并对永磁体在极限温度下的退磁进行了校核;通过应力-温度耦合设计完成了转子与护套的最大应力计算,校核了护套厚度及过盈量。仿真结果表明,基于多物理场综合设计方法得到的电机能同时满足电磁性能、温度限制以及机械强度的要求,电机可靠性得到了提高。

基于电磁-热-结构多物理场耦合的铁心电抗器线圈结构优化方法

以铁心电抗器线圈作为研究对象,以均衡电磁、温升及振动特性,提高金属材料利用率为目的,进行了优化设计。首先采用电磁场-温度场-结构场多物理场耦合有限元方法分析了电抗器线圈的结构参数对电磁、温升及振动的影响。根据分析结果,结合正交试验法对线圈结构进行优化设计,在均衡电抗器电磁、温升及振动特性的情况下使绕组导体用量最小化,获得铁心电抗器线圈的最佳结构参数。为了验证优化设计方法的正确性,将优化前后的模型进行性能比较,结果表明,优化后铁心电抗器线圈的导体用量与优化前相比减少了16.8%,且电感偏差仅为0.6%;线圈的最大温升降低了7.3%,内层线圈的振动位移增加了14.3%,外侧线圈的振动大小不变,满足了电抗器对于电磁、温升及振动的要求。