周期脉冲式直线感应电机定子瞬态温度特性

采用合理的等效原则,将电机定子的铁心和绝缘层视为一种等效材料,从一维瞬态温度场模型出发,研究了周期脉冲式直线电机定子温度的变化规律,分析了影响其温度衰减时间常数的主要因素;利用瞬态温度场模型的解析结果,提出了瞬态热网络模型结点数目的确定方法,通过该热网络模型能够快速预测定子温度的变化;研究了温度变化对线圈损耗的影响,并利用实验数据验证了计算模型的正确性,为周期脉冲式电机定子温度的分析计算提供了一种简化有效方法。

IGBT动态热阻抗曲线提取实验研究

全控型电力电子器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是电能变换装置的核心部件,其工作性能与可靠性等都与工作结温直接相关,而电力电子器件的热阻抗直接影响器件的结温,因此,研究IGBT热阻网络的传热特性具有很重要的现实意义。这里从理论上详细介绍了热阻定义及其组成,概述了热阻测试方法,并通过实际热阻测试实验提取到了IGBT的动态热阻抗曲线,由动态热阻抗曲线得到了某型IGBT的实验热模型。此处采用的研究方法和实验手段对于开展此类电子器件散热研究具有一定的指导意义。

高速球轴承热稳定性研究

基于球轴承拟静力学模型,考虑润滑油流变特性、热源和结构尺寸随温度的时变特性。利用热网格法建立了高速球轴承瞬态热计算模型,通过求解热平衡方程得到轴承瞬态变化特性,研究了工况参数对轴承生热量、温度和热诱导载荷的影响规律,为高速球轴承润滑参数选取、结构优化、热失效机理和故障分析提供了理论依据。结果表明:内圈转速和轴向载荷的变化均对轴承的热平衡温度和热诱导载荷有显著影响;适当降低润滑油的黏度、增大空气的对流系数有利于减小轴承热诱导载荷;预测结果和文献测试结果吻合较好。

基于热阻网络法的电机瞬态温度场分析

针对用于电动汽车的驱动电机,要获得较高的功率密度并提升可靠性,必须进行温升分析与控制.通过有限元仿真可以进行精确计算,但存在计算效率低、实时控制较难实现等缺点.为快速分析电机温度场分布情况,在满足精度要求的前提下,本文基于热阻网络法,根据电机结构选取了关键部件作为温度节点,建立了8节点热阻网络,分析计算了热容、热阻、热源和边界条件,建立了矩阵数学模型,最终通过编程获得了额定工况下电机温度场的瞬态变化特性.结合有限元仿真,验证了该结果具备较高的可靠性,并从热阻网络的角度对限制电机温升的方法提出了建议.

起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。

绝缘栅双极型晶体管传热模型建模分析

绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)等全控型电力电子器件是电能变换装置的核心部件,由于电力电子器件的工作性能与可靠性等都与其工作结温直接相关,而电力电子器件的热阻抗直接影响器件的结温,开展以IGBT热阻网络为对象的传热特性研究对于延长IGBT的使用寿命和提高其应用可靠性具有很重要的现实意义。为此,概述了IGBT物理结构、热阻网络及提取动态热阻抗曲线测试原理、传热模型3种建模方法及各方法的优劣。以某型IGBT模块为研究对象,通过理论计算得到其各分层及模块结壳稳态热阻值,建立了Cauer热网络模型,并在数值仿真软件ANSYS热仿真分析环境下利用有限元法(FEM)建立了数值仿真模型,利用搭建的试验平台开展了提取动态热阻抗实验,建立了7阶Foster实验测定模型。数值仿真和实验测定所得到的稳态结壳热阻值与理论计算模型接近,并对偏差进行了分析。建模研究IGBT传热模型对该类电力电子器件热传递模型建模研究及散热设计具有一定的指导意义。

碱金属热管传热特性的模拟与试验分析

对用于热管式太阳能接收器的碱金属热管建立网络模型,并进行传热性能试验,模拟结果分别与集总参数法、热传导模型、文献和试验结果相比,吻合较好。网络模型考虑输入功率、管壁和吸液芯的厚度和导热系数,以及冷凝段长度等影响因素,可快速预测热管在不同功率下的工作温度以及热管结构参数对传热性能的影响。模拟得到热管吸液芯的导热系数对热管性能影响较大,热管管壁厚度和吸液芯厚度对热管性能的影响较小。

飞机液压系统热分析方法的研究

分析飞机液压系统高压化状态下的发热问题,采用稳态热分析来估算液压系统的平衡温度,采用瞬态热分析来预测系统温度变化的规律。通过这两种方法的比较,介绍一种新的液压系统热分析方法,即神经网络分析方法,并进行初步的热分析计算,为液压系统的散热设计提供依据。

基于瞬态热网络法的细长型永磁电机优化设计研究

本文将瞬态热网络法应用到起重机用细长型外转子永磁电机的优化设计中,以电机效率和成本为优化目标,对一台37.0kW永磁电机进行优化设计。选择永磁体厚度、气隙长度g、电机铁心轴向长度、每槽导体数、导线线规、永磁体厚度六个参数为优化变量,同时约束其槽满率、定子齿部磁密、定子轭部磁密、最大温升、最大转矩在一定范围内。本文分析了细长型永磁电机结构参数对铜损耗和效率的影响,再利用粒子群优化算法对永磁电机进行优化设计。优化结果显示:电机效率提高1.1%,成本也略有下降。最后通过有限元仿真,验证了瞬态热网络法的可行性和准确性。

IGBT模块的瞬态热特性及其退化研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在工作过程中由于电流、热量和应力的冲击,各层材料会不断退化,通过建立阻容热网络可以得到模块的整体退化参数。首先对瞬态过程降温与升温过程热量传递进行理论推导,比较其优劣性。然后通过对各阶网络模型进行对比,在不失精度的情况下,选用最简模型。最后对老化过程中的模块进行退化分析。

进给系统成对安装的角接触球轴承热分析

考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素建立滚珠的动载荷平衡模型,利用牛顿-拉弗逊法求解.然后对轴承、丝杠轴、轴承座取温度节点,考虑轴承热节点之间的接触热阻并利用轴承内部温度变化结合润滑剂的黏温效应实时修正轴系热源发热量、热边界条件等特性参数,建立机床进给轴承系统成对安装角接触球轴承的瞬态热网络模型.利用差分矩阵结合Matlab软件数值求解预测出不同进给速度下轴承座表面等重要节点的瞬态温升曲线,分析不同转速下轴系温度场的变化.并对不同进给速度下的轴系安排实际工况下的试验验证,证明了预测模型的有效性.

某直升机主减换向锥齿轮传动系统瞬态热分析

直升机传动系统无油状态下的温度场分布是直升机工业普遍关注的问题,本文以直升机主减中换向锥齿轮传动系统为研究对象,基于热网络法建立了该系统的温度场计算模型;编程计算了该系统各部件的热源、各部件与滑油和油雾空气之间的对流换热系数以及各部件之间的热阻;求解了该系统的稳态温度场,以稳态温度场为基础,提出了换向锥齿轮传动系统瞬态温度场的计算方法,并依据此方法建立了瞬态温度场计算模型,最终得到了该系统的瞬态温度场分布。

毫米级微型涡轮发动机性能仿真模型

为满足毫米级微型涡轮发动机性能设计需求,提出了一种毫米级微型涡轮发动机性能仿真模型。该模型采用考虑低雷诺数效应和传热效应的微型涡轮发动机叶轮特性,并将热平衡方程纳入该发动机性能仿真模型的共同工作方程组。通过与静子结构热网络方程组的耦合求解,实现了微型涡轮发动机特性和部件传热的动态模拟。以典型毫米级微型涡轮发动机为对象建立了仿真算例,研究了启动过程中发动机内部参数的变化规律。结果表明:毫米级微型涡轮发动机转动惯量对其加速性能影响微小,非稳态传热效应是影响其过渡态特性的主要因素。发动机转子和静子部件达到热响应时间存在显著差异,导致发动机启动过程的工作线呈现多拐点的现象。

考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。

最小二乘支持向量机在瞬变热环境实验研究中的应用

瞬变热环境下,热反应与环境参数是紧密联系的。本文基于最小二乘支持向量机LS-SVM(LeastSquares Support Vector Machine)理论,结合瞬变热环境下受试者的投票实验数据,试图将这种关系量化,以达到对瞬变热环境下整体热感觉预测的目的。通过样本测试对预测模型的验证结果表明,向冷环境过渡和向热环境过渡中误差﹤0.3的样本比例都达到了90%以上,预测结果较理想,并且预测精度优于BP神经网络所建立的模型。另外,考虑到热感觉的模糊性以及个体化差异造成的影响,还给出了测试样本集在置信水平为95%时的置信区间,能对测试样本的变化区间作出较为准确的判断。

计及电缆温度约束的配电网重构研究

为克服传统配电网重构模型中将电缆载流量作为线路容量约束条件的不足,该文在电缆暂态热路模型基础上,分别以网损最小和维持供电的负荷量最大为目标,提出了计及电缆温度约束的配电网重构模型。该模型将线路容量约束改进为电缆运行温度约束,利用电缆温度裕量及其温升惯性过程充分挖掘线路供电能力,从而优化了配网重构决策,保证了配电网的节能与安全运行。

圆柱滚子轴承的瞬态温度场分析

为保证圆柱滚子轴承在工作过程中的使用性能,需对轴承在外加载荷作用下的温升进行分析。以某摆剪减速器圆柱滚子轴承为研究对象,运用热网络法计算其温升,通过现场实测验证了热网络模型的可行性。并运用热网络法计算了不同品牌的圆柱滚子轴承的温升情况,得到了滚动体数和其结构对温升有影响。结果表明:滚动体越多,并且滚动体为空心时轴承的温升越低,即FAG品牌的圆柱滚子轴承的温升低。轴承的温升分析为轴承的设计和使用提供参考依据。

地区电网复杂电磁环网解环分区及网架结构优化分析

针对呼和浩特电网存在多个电磁环网相互嵌套,多条LGJ-400型老旧线路运行,造成电网潮流无法灵活输送或互济,控制方案复杂等问题,从简化运行控制方案角度出发,提出3种电网分区方案,并从降低短路电流、释放地区供电能力及保证地区供电可靠性角度分析地区电网安全稳定性,进而提出电网网架加强方案或进一步解环方案。基于3种方案出现的热稳定、区域电压稳定、机组送出功角稳定等问题,找出相互耦合的电网薄弱环节,优化呼和浩特电网运行方式,并从经济性、网架结构坚强性及风电送出能力等方面对3种方案进行对比分析,最终确定最优方案。

高速飞行器燃油瞬态温度预测的修正热网络法

针对高速飞行器燃油消耗全阶段温度场三维瞬态计算存在效率过低问题,为满足高速飞行器燃料系统快速迭代设计过程中燃油温度场计算的需求,通过在热传导方程中添加掺混系数表征燃油内部热对流,在热平衡方程中添加传质项表征燃油宏观流动,提出一种满足设计精度的高效修正热网络方法.基于提出的热网络法构建高速飞行器储油系统瞬态热分析模型,在不同的热边界条件和储油系统几何结构下,该热网络法计算结果与计算流体动力学(CFD)方法结果的偏差低于5%,计算效率极大提高.采用CFD计算与修正热网络法结合的方式,为高速飞行器燃料储存系统设计提供了新的燃油瞬态温度变化预测方法.

多级同步感应线圈装置温升计算方法优化研究

多级同步感应线圈装置发射过程瞬态能量巨大,可能造成电机损坏,有必要对电机温升进行研究,但考虑到瞬态热有限元仿真时间过长;电流丝法温升计算编程过于繁琐,工作量大等问题,将一维热网络模型计算方法应用于多级同步感应线圈装置中进行算法优化,将电机发热等效成一维传热问题,推导发射电机状态方程,通过Matlab构建同步感应线圈发射装置的一维热网络模型。仿真结果表明:通过不考虑散热情况的理论计算以及对比三维有限元计算结果,对一维计算结果进行校验,一维热网络模型仿真结果与前两者计算误差保持在10%以内。相比于瞬态热有限元仿真与电流丝法计算,在减少了模型搭建难度基础上,显著降低发射电机温升计算时间,提高仿真运算效率。