Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com.Naudojate naršyklės versiją su ribotu CSS palaikymu.Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Tuo tarpu norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stilių ir „JavaScript“.
Dėl eksploatacinių išlaidų ir variklio ilgaamžiškumo tinkama variklio šilumos valdymo strategija yra itin svarbi.Šiame straipsnyje buvo sukurta asinchroninių variklių šiluminio valdymo strategija, siekiant užtikrinti didesnį patvarumą ir pagerinti efektyvumą.Be to, buvo atlikta išsami literatūros apie variklio aušinimo būdus apžvalga.Kaip pagrindinis rezultatas, pateikiamas didelės galios oru aušinamo asinchroninio variklio šiluminis skaičiavimas, atsižvelgiant į gerai žinomą šilumos paskirstymo problemą.Be to, šiame tyrime siūlomas integruotas požiūris su dviem ar daugiau vėsinimo strategijų, kad būtų patenkinti dabartiniai poreikiai.Buvo atliktas skaitinis 100 kW oru aušinamo asinchroninio variklio modelio ir patobulinto to paties variklio šiluminio valdymo modelio tyrimas, kai aušinimo oru ir integruotos vandens aušinimo sistemos deriniu pasiekiamas reikšmingas variklio efektyvumo padidėjimas. atliko.Integruota oru ir vandeniu aušinama sistema buvo tiriama naudojant SolidWorks 2017 ir ANSYS Fluent 2021 versijas.Trys skirtingi vandens srautai (5 l/min., 10 l/min. ir 15 l/min.) buvo išanalizuoti, lyginant su įprastiniais oru aušinamais indukciniais varikliais, ir patikrinti naudojant turimus paskelbtus išteklius.Analizė rodo, kad esant skirtingiems srautams (atitinkamai 5 l/min, 10 l/min ir 15 l/min.) gavome atitinkamą temperatūros sumažėjimą 2,94%, 4,79% ir 7,69%.Todėl rezultatai rodo, kad įmontuotas asinchroninis variklis gali efektyviai sumažinti temperatūrą, palyginti su oru aušinamu indukciniu varikliu.
Elektros variklis yra vienas iš pagrindinių šiuolaikinio inžinerijos mokslo išradimų.Elektriniai varikliai naudojami visur – nuo buitinių prietaisų iki transporto priemonių, įskaitant automobilių ir aviacijos pramonę.Pastaraisiais metais asinchroninių variklių (AM) populiarumas išaugo dėl didelio paleidimo momento, gero greičio reguliavimo ir vidutinės perkrovos (1 pav.).Indukciniai varikliai ne tik verčia jūsų lemputes švytėti, bet ir maitina daugumą jūsų namuose esančių prietaisų – nuo dantų šepetėlio iki Tesla.Mechaninė energija IM sukuriama kontaktuojant statoriaus ir rotoriaus apvijų magnetiniam laukui.Be to, IM yra perspektyvus pasirinkimas dėl riboto retųjų žemių metalų pasiūlos.Tačiau pagrindinis AD trūkumas yra tas, kad jų tarnavimo laikas ir efektyvumas yra labai jautrūs temperatūrai.Asinchroniniai varikliai sunaudoja apie 40 % pasaulio elektros, todėl turėtume manyti, kad šių mašinų energijos suvartojimo valdymas yra labai svarbus.
Arrhenius lygtis teigia, kad kas 10°C darbinei temperatūrai pakilus viso variklio tarnavimo laikas sutrumpėja perpus.Todėl norint užtikrinti mašinos patikimumą ir padidinti našumą, būtina atkreipti dėmesį į šiluminę kraujospūdžio kontrolę.Anksčiau šiluminė analizė buvo ignoruojama, o variklių projektuotojai nagrinėjo problemą tik periferijoje, remdamiesi projektavimo patirtimi arba kitais matmenų kintamaisiais, tokiais kaip apvijų srovės tankis ir kt. Taikant šiuos metodus, taikomos didelės saugos ribos blogiausio atveju šildymo sąlygomis, todėl padidėja mašinos dydis ir dėl to padidėja sąnaudos.
Yra dviejų tipų šiluminės analizės: vienkartinės grandinės analizė ir skaitmeniniai metodai.Pagrindinis analizės metodų privalumas – galimybė greitai ir tiksliai atlikti skaičiavimus.Tačiau reikia įdėti daug pastangų, kad grandinės būtų pakankamai tiksliai apibrėžtos, kad būtų galima imituoti šiluminius kelius.Kita vertus, skaitmeniniai metodai yra apytiksliai suskirstyti į skaičiavimo skysčių dinamiką (CFD) ir struktūrinę šiluminę analizę (STA), kurios abi naudoja baigtinių elementų analizę (FEA).Skaitmeninės analizės pranašumas yra tas, kad ji leidžia modeliuoti įrenginio geometriją.Tačiau sistemos sąranka ir skaičiavimai kartais gali būti sudėtingi.Toliau aptariami moksliniai straipsniai yra atrinkti įvairių šiuolaikinių indukcinių variklių šiluminės ir elektromagnetinės analizės pavyzdžiai.Šie straipsniai paskatino autorius ištirti asinchroninių variklių šiluminius reiškinius ir jų aušinimo būdus.
Pil-Wan Han1 užsiėmė termine ir elektromagnetine MI analize.Šiluminei analizei taikomas vienkartinės grandinės analizės metodas, o elektromagnetinei analizei – laike kintančių magnetinių baigtinių elementų metodas.Norint tinkamai užtikrinti apsaugą nuo šiluminės perkrovos bet kokioje pramonėje, statoriaus apvijos temperatūra turi būti patikimai įvertinta.Ahmed ir kt.2 pasiūlė aukštesnės eilės šilumos tinklo modelį, pagrįstą giliais šiluminiais ir termodinaminiais sumetimais.Kuriant šiluminio modeliavimo metodus pramoninės šiluminės apsaugos tikslams, naudingi analitiniai sprendimai ir šiluminių parametrų įvertinimas.
Nair ir kt.3 naudojo kombinuotą 39 kW IM analizę ir 3D skaitmeninę šiluminę analizę, kad prognozuotų šilumos pasiskirstymą elektros mašinoje.Ying ir kt.4 išanalizavo ventiliatoriumi aušinamus visiškai uždarus (TEFC) IM su 3D temperatūros įvertinimu.Moon ir kt.5 ištyrė IM TEFC šilumos srauto savybes naudojant CFD.LPTN variklio perėjimo modelį pateikė Todd ir kt.6.Eksperimentiniai temperatūros duomenys naudojami kartu su apskaičiuotomis temperatūromis, gautomis iš siūlomo LPTN modelio.Peter ir kt.7 naudojo CFD oro srautui, kuris turi įtakos elektros variklių šiluminiam elgesiui, tirti.
Cabral ir kt.8 pasiūlė paprastą IM terminį modelį, kuriame mašinos temperatūra buvo gauta taikant cilindro šilumos difuzijos lygtį.Nategh ir kt.9 ištyrė savaime ventiliuojamą traukos variklio sistemą, naudodami CFD, kad patikrintų optimizuotų komponentų tikslumą.Taigi, skaitiniai ir eksperimentiniai tyrimai gali būti naudojami asinchroninių variklių šiluminės analizės modeliavimui, žr.2.
Yinye ir kt.10 pasiūlė projektą, skirtą pagerinti šilumos valdymą, išnaudojant bendras standartinių medžiagų šilumines savybes ir bendrus mašinos dalių nuostolių šaltinius.Marco ir kt.11 pateikė mašinų komponentų aušinimo sistemų ir vandens gaubtų projektavimo kriterijus naudojant CFD ir LPTN modelius.Yaohui ir kt.12 pateikia įvairias gaires, kaip pasirinkti tinkamą aušinimo metodą ir įvertinti našumą projektavimo proceso pradžioje.Nell ir kt.13 pasiūlė naudoti modelius susietam elektromagnetiniam-terminiam modeliavimui tam tikram verčių diapazonui, detalumo lygiui ir skaičiavimo galiai daugiafizikos uždaviniui spręsti.Jean ir kt.14 ir Kim ir kt.15 tyrė oru aušinamo indukcinio variklio temperatūros pasiskirstymą, naudodami 3D sujungtą FEM lauką.Apskaičiuokite įvesties duomenis naudodami 3D sūkurinių srovių lauko analizę, kad surastumėte Džaulio nuostolius ir naudokite juos terminei analizei.
Michel ir kt.16 modeliavimu ir eksperimentais palygino įprastus išcentrinius aušinimo ventiliatorius su įvairių konstrukcijų ašiniais ventiliatoriais.Viena iš šių konstrukcijų nežymiai, bet reikšmingai pagerino variklio efektyvumą išlaikant tą pačią darbinę temperatūrą.
Lu ir kt.17 naudojo lygiavertį magnetinės grandinės metodą kartu su Boglietti modeliu, kad įvertintų geležies nuostolius ant asinchroninio variklio veleno.Autoriai daro prielaidą, kad magnetinio srauto tankio pasiskirstymas bet kuriame veleno variklio skerspjūvyje yra vienodas.Jie palygino savo metodą su baigtinių elementų analizės ir eksperimentinių modelių rezultatais.Šis metodas gali būti naudojamas greitajai MI analizei, tačiau jo tikslumas yra ribotas.
18 pateikiami įvairūs linijinių indukcinių variklių elektromagnetinio lauko analizės metodai.Tarp jų aprašyti galios nuostolių reaktyviuosiuose bėgiuose įvertinimo bei traukos tiesinių indukcinių variklių temperatūros kilimo prognozavimo metodai.Šie metodai gali būti naudojami siekiant pagerinti tiesinių indukcinių variklių energijos konversijos efektyvumą.
Zabdur ir kt.19 ištyrė aušinimo apvalkalų veikimą trimačiu skaitmeniniu metodu.Aušinimo apvalkale naudojamas vanduo kaip pagrindinis trifazio IM aušinimo skysčio šaltinis, kuris yra svarbus siurbimui reikalinga galia ir maksimaliai temperatūrai.Rippel ir kt.20 patentavo naują požiūrį į skysčių aušinimo sistemas, vadinamą skersiniu laminuotu vėsinimu, kai šaltnešis teka skersai per siauras sritis, suformuotas iš skylių viena kitose magnetiniame laminavime.Deriszade ir kt.21 eksperimentiškai ištyrė traukos variklių aušinimą automobilių pramonėje, naudojant etilenglikolio ir vandens mišinį.Įvertinkite įvairių mišinių veikimą CFD ir 3D turbulentinių skysčių analize.Boopathi et al.22 atliktas simuliacinis tyrimas parodė, kad vandens aušinimo variklių (17-124°C) temperatūros diapazonas yra žymiai mažesnis nei oru aušinamų variklių (104-250°C).Aliuminio vandeniu aušinamo variklio maksimali temperatūra sumažinama 50,4%, o PA6GF30 vandeniu aušinamo variklio maksimali temperatūra sumažinama 48,4%.Bezukovas ir kt.23 įvertino apnašų susidarymo įtaką variklio sienelės šilumos laidumui su skysčiu aušinimo sistema.Tyrimai parodė, kad 1,5 mm storio oksido plėvelė sumažina šilumos perdavimą 30%, padidina degalų sąnaudas ir sumažina variklio galią.
Tanguy ir kt.24 atliko eksperimentus su įvairiais srauto greičiais, alyvos temperatūra, sukimosi greičiais ir įpurškimo režimais elektros varikliams, naudodami tepalinę alyvą kaip aušinimo skystį.Buvo nustatytas tvirtas ryšys tarp srauto greičio ir bendro aušinimo efektyvumo.Ha ir kt.25 pasiūlė kaip purkštukus naudoti lašelinius purkštukus, kad tolygiai paskirstytų alyvos plėvelę ir maksimaliai padidintų variklio aušinimo efektyvumą.
Nandi ir kt.26 išanalizavo L formos plokščių šilumos vamzdžių poveikį variklio veikimui ir šilumos valdymui.Šilumos vamzdžio garintuvo dalis montuojama variklio korpuse arba įkasta į variklio veleną, o kondensatoriaus dalis montuojama ir aušinama cirkuliuojančiu skysčiu arba oru.Bellettre ir kt.27 ištyrė PCM kietojo skysčio aušinimo sistemą pereinamojo laikotarpio variklio statoriui.PCM impregnuoja apvijų galvutes, sumažindamas karšto taško temperatūrą kaupdamas latentinę šiluminę energiją.
Taigi variklio veikimas ir temperatūra vertinami naudojant skirtingas aušinimo strategijas, žr.3. Šios aušinimo grandinės skirtos apvijų, plokščių, apvijų galvučių, magnetų, karkaso ir galinių plokščių temperatūrai valdyti.
Skysčio aušinimo sistemos yra žinomos dėl efektyvaus šilumos perdavimo.Tačiau aušinimo skysčio siurbimas aplink variklį sunaudoja daug energijos, todėl sumažėja efektyvi variklio galia.Kita vertus, oro aušinimo sistemos yra plačiai naudojamas metodas dėl jų mažos kainos ir lengvo atnaujinimo.Tačiau jis vis dar yra mažiau efektyvus nei skysto aušinimo sistemos.Reikia integruoto požiūrio, kuris gali suderinti aukštą skysčiu aušinamos sistemos šilumos perdavimo efektyvumą ir mažą oru aušinamos sistemos kainą, nenaudojant papildomos energijos.
Šiame straipsnyje išvardijami ir analizuojami šilumos nuostoliai AD.Šios problemos mechanizmas, taip pat indukcinių variklių šildymas ir aušinimas, paaiškintas skyriuje Šilumos nuostoliai indukciniuose varikliuose per aušinimo strategijas.Asinchroninio variklio šerdies šilumos nuostoliai paverčiami šiluma.Todėl šiame straipsnyje aptariamas šilumos perdavimo variklio viduje mechanizmas laidumo ir priverstinės konvekcijos būdu.Pateikiamas terminis IM modeliavimas naudojant tęstinumo lygtis, Navier-Stokes / impulso lygtis ir energijos lygtis.Tyrėjai atliko analitinius ir skaitmeninius IM šiluminius tyrimus, siekdami įvertinti statoriaus apvijų temperatūrą vieninteliu tikslu valdyti elektros variklio šiluminį režimą.Šiame straipsnyje pagrindinis dėmesys skiriamas oru aušinamų IM terminei analizei ir integruotų oru aušinamų ir vandeniu aušinamų IM terminei analizei, naudojant CAD modeliavimą ir ANSYS Fluent modeliavimą.O integruoto patobulinto oru ir vandeniu aušinamų sistemų modelio šiluminiai pranašumai yra giliai išanalizuoti.Kaip minėta pirmiau, čia išvardyti dokumentai nėra šiuolaikinių indukcinių variklių šiluminių reiškinių ir aušinimo srities santrauka, tačiau juose nurodoma daug problemų, kurias reikia išspręsti, siekiant užtikrinti patikimą asinchroninių variklių veikimą. .
Šilumos nuostoliai paprastai skirstomi į vario, geležies ir trinties/mechaninius nuostolius.
Vario nuostoliai yra džaulio įkaitimo dėl laidininko savitosios varžos rezultatas ir gali būti išreikšti kaip 10,28:
kur q̇g yra generuojama šiluma, I ir Ve yra atitinkamai vardinė srovė ir įtampa, o Re yra vario varža.
Geležies praradimas, taip pat žinomas kaip parazitinis praradimas, yra antrasis pagrindinis nuostolių tipas, sukeliantis histerezę ir sūkurinių srovių nuostolius AM, daugiausia dėl laike kintančio magnetinio lauko.Jie kiekybiškai įvertinami išplėstine Steinmetz lygtimi, kurios koeficientai gali būti laikomi pastoviais arba kintamais priklausomai nuo darbo sąlygų10,28,29.
kur Khn yra histerezės nuostolių koeficientas, gautas iš šerdies nuostolių diagramos, Ken yra sūkurinės srovės nuostolių koeficientas, N yra harmoninis indeksas, Bn ir f yra atitinkamai nesinusinio sužadinimo didžiausias srauto tankis ir dažnis.Aukščiau pateiktą lygtį galima dar labiau supaprastinti taip10,29:
Tarp jų K1 ir K2 yra atitinkamai šerdies nuostolių koeficientas ir sūkurinės srovės nuostoliai (qec), histerezės nuostoliai (qh) ir pertekliniai nuostoliai (qex).
Vėjo apkrova ir trinties nuostoliai yra dvi pagrindinės mechaninių nuostolių IM priežastys.Vėjo ir trinties nuostoliai yra 10,
Formulėje n – sukimosi greitis, Kfb – trinties nuostolių koeficientas, D – išorinis rotoriaus skersmuo, l – rotoriaus ilgis, G – rotoriaus svoris 10.
Pagrindinis šilumos perdavimo variklyje mechanizmas yra laidumas ir vidinis šildymas, kaip nustatyta pagal Puasono lygtį30, taikomą šiam pavyzdžiui:
Veikimo metu, po tam tikro momento, kai variklis pasiekia pastovią būseną, generuojamą šilumą galima apytiksliai apskaičiuoti nuolat kaitinant paviršiaus šilumos srautą.Todėl galima daryti prielaidą, kad laidumas variklio viduje vyksta išleidžiant vidinę šilumą.
Šilumos perdavimas tarp pelekų ir supančios atmosferos laikomas priverstine konvekcija, kai skystis yra priverstas judėti tam tikra kryptimi išorinės jėgos.Konvekcija gali būti išreikšta kaip 30:
čia h – šilumos perdavimo koeficientas (W/m2 K), A – paviršiaus plotas, o ΔT – temperatūrų skirtumas tarp šilumos perdavimo paviršiaus ir aušalo statmenai paviršiui.Nusselto skaičius (Nu) yra konvekcinio ir laidžiojo šilumos perdavimo santykio matas statmenai ribai ir parenkamas pagal laminarinio ir turbulentinio srauto charakteristikas.Remiantis empiriniu metodu, Nusselto turbulentinio srauto skaičius paprastai siejamas su Reinoldso skaičiumi ir Prandtl skaičiumi, išreikštu 30:
čia h yra konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas (W/m2 K), l yra charakteringas ilgis, λ yra skysčio šilumos laidumas (W/m K), o Prandtl skaičius (Pr) yra santykio matas. impulso difuzijos koeficientas šiluminei difuzijai (arba greičiui ir santykiniam šiluminio ribinio sluoksnio storiui), apibrėžtas kaip 30:
kur k ir cp yra atitinkamai skysčio šilumos laidumas ir savitoji šiluminė talpa.Apskritai oras ir vanduo yra labiausiai paplitę elektros variklių aušinimo skysčiai.Oro ir vandens skysčio savybės aplinkos temperatūroje pateiktos 1 lentelėje.
IM terminis modeliavimas grindžiamas šiomis prielaidomis: 3D pastovi būsena, turbulentinis srautas, oras yra idealios dujos, nereikšminga spinduliuotė, Niutono skystis, nesuspaudžiamas skystis, neslidžios sąlygos ir pastovios savybės.Todėl masės, impulso ir energijos išsaugojimo skysčio srityje dėsniams įvykdyti naudojamos šios lygtys.
Bendruoju atveju masės išsaugojimo lygtis yra lygi grynajam masės srautui į ląstelę su skysčiu, kuris nustatomas pagal formulę:
Pagal antrąjį Niutono dėsnį, skysčio dalelės impulso kitimo greitis yra lygus ją veikiančių jėgų sumai, o bendroji impulso išsaugojimo lygtis gali būti parašyta vektorine forma:
Pirmiau pateiktoje lygtyje esantys terminai ∇p, ∇∙τij ir ρg reiškia atitinkamai slėgį, klampumą ir gravitaciją.Aušinimo terpės (oras, vanduo, alyva ir kt.), naudojamos kaip mašinose aušinimo skysčiai, paprastai laikomos niutoninėmis.Čia parodytos lygtys apima tik tiesinį ryšį tarp šlyties įtempių ir greičio gradiento (įtempimo greičio), statmeno šlyties krypčiai.Atsižvelgiant į pastovų klampumą ir pastovų srautą, (12) lygtis gali būti pakeista į 31:
Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį, skystos dalelės energijos kitimo greitis yra lygus skystos dalelės generuojamos grynosios šilumos ir skysčio dalelės pagamintos grynosios galios sumai.Niutono gniuždomam klampiam srautui energijos išsaugojimo lygtis gali būti išreikšta kaip31:
čia Cp yra šiluminė talpa esant pastoviam slėgiui, o terminas ∇ ∙ (k∇T) yra susijęs su šilumos laidumu per skysčio elemento ribą, kur k reiškia šilumos laidumą.Mechaninės energijos pavertimas šiluma apibrėžiamas kaip \(\varnothing\) (ty klampios išsklaidymo funkcija) ir apibrėžiamas taip:
Kur \(\rho\) – skysčio tankis, \(\mu\) – skysčio klampumas, u, v ir w – atitinkamai skysčio greičio krypties x, y, z potencialas.Šis terminas apibūdina mechaninės energijos pavertimą šilumine energija ir gali būti ignoruojamas, nes jis svarbus tik tada, kai skysčio klampumas yra labai didelis ir skysčio greičio gradientas yra labai didelis.Esant pastoviam srautui, pastoviai savitajai šilumai ir šilumos laidumui, energijos lygtis modifikuojama taip:
Šios pagrindinės lygtys išspręstos laminariniam srautui Dekarto koordinačių sistemoje.Tačiau, kaip ir daugelis kitų techninių problemų, elektros mašinų veikimas pirmiausia yra susijęs su turbulentais srautais.Todėl šios lygtys modifikuojamos, kad būtų sudarytas Reynoldso Navier-Stokeso (RANS) vidurkinimo metodas turbulencijos modeliavimui.
Šiame darbe pasirinkta ANSYS FLUENT 2021 programa CFD modeliavimui su atitinkamomis ribinėmis sąlygomis, pavyzdžiui, nagrinėjamas modelis: asinchroninis variklis su oro aušinimu, kurio galia 100 kW, rotoriaus skersmuo 80,80 mm, skersmuo. statoriaus 83,56 mm (vidinis) ir 190 mm (išorinis), oro tarpas 1,38 mm, bendras ilgis 234 mm, kiekis , briaunų storis 3 mm..
Tada „SolidWorks“ oru aušinamo variklio modelis importuojamas į „ANSYS Fluent“ ir imituojamas.Be to, gauti rezultatai tikrinami, siekiant užtikrinti atlikto modeliavimo tikslumą.Be to, integruotas oru ir vandeniu aušinamas IM buvo modeliuojamas naudojant SolidWorks 2017 programinę įrangą ir imituojamas naudojant ANSYS Fluent 2021 programinę įrangą (4 pav.).
Šio modelio dizainas ir matmenys įkvėpti Siemens 1LA9 aliuminio serijos ir modeliuoti SolidWorks 2017. Modelis buvo šiek tiek modifikuotas, kad atitiktų modeliavimo programinės įrangos poreikius.Modifikuokite CAD modelius pašalindami nepageidaujamas dalis, pašalindami įpjovas, nuožulnes ir daugiau, kai modeliuojate su ANSYS Workbench 2021.
Dizaino naujovė – vandens striukė, kurios ilgis buvo nustatytas pagal pirmojo modelio modeliavimo rezultatus.Buvo atlikti kai kurie vandens striukės modeliavimo pakeitimai, kad būtų pasiekti geriausi rezultatai naudojant juosmenį ANSYS.Įvairios IM dalys parodytos fig.5a–f.
(A).Rotoriaus šerdis ir IM velenas.b) IM statoriaus šerdis.c) IM statoriaus apvija.d) MI išorinis rėmas.e) IM vandens apvalkalas.f) oru ir vandeniu aušinamų IM modelių derinys.
Ant veleno montuojamas ventiliatorius užtikrina pastovų 10 m/s oro srautą ir 30 °C temperatūrą pelekų paviršiuje.Normos reikšmė parenkama atsitiktinai, atsižvelgiant į šiame straipsnyje analizuojamo kraujospūdžio talpą, kuri yra didesnė nei nurodyta literatūroje.Karštąją zoną sudaro rotorius, statorius, statoriaus apvijos ir rotoriaus narvelio strypai.Statoriaus ir rotoriaus medžiagos yra plienas, apvijos ir narvelio strypai - varis, rėmas ir briaunos - aliuminis.Šiose srityse susidaranti šiluma atsiranda dėl elektromagnetinių reiškinių, tokių kaip Džaulio įkaitimas, kai išorinė srovė praeina per varinę ritę, taip pat dėl magnetinio lauko pokyčių.Įvairių komponentų šilumos išsiskyrimo greičiai buvo paimti iš įvairios literatūros apie 100 kW IM.
Integruoti oru ir vandeniu aušinami IM, be minėtų sąlygų, taip pat turėjo vandens apvalkalą, kuriame buvo analizuojamos šilumos perdavimo galimybės ir siurblio galios reikalavimai įvairiems vandens srautams (5 l/min., 10 l/min. ir 15 l/min).Šis vožtuvas buvo pasirinktas kaip minimalus vožtuvas, nes rezultatai reikšmingai nepasikeitė, kai srautas mažesnis nei 5 l/min.Be to, kaip didžiausia vertė buvo pasirinktas 15 l/min debitas, nes siurbimo galia žymiai padidėjo, nepaisant to, kad temperatūra ir toliau mažėjo.
Įvairūs IM modeliai buvo importuoti į ANSYS Fluent ir toliau redaguoti naudojant ANSYS Design Modeler.Be to, aplink AD buvo pastatytas dėžutės formos korpusas, kurio matmenys yra 0, 3 × 0, 3 × 0, 5 m, kad būtų galima analizuoti oro judėjimą aplink variklį ir ištirti šilumos pašalinimą į atmosferą.Panašios analizės buvo atliktos integruotiems oru ir vandeniu aušinamiems IM.
IM modelis modeliuojamas naudojant CFD ir FEM skaitmeninius metodus.Tinkleliai yra sukurti CFD, kad padalytų domeną į tam tikrą skaičių komponentų, kad būtų galima rasti sprendimą.Atitinkamo dydžio elementų tetraedrinės tinkleliai naudojami bendrai sudėtingai variklio komponentų geometrijai.Visos sąsajos buvo užpildytos 10 sluoksnių, kad būtų gauti tikslūs paviršiaus šilumos perdavimo rezultatai.Dviejų MI modelių tinklelio geometrija parodyta pav.6a, b.
Energijos lygtis leidžia ištirti šilumos perdavimą įvairiose variklio srityse.Turbulencijai aplink išorinį paviršių modeliuoti buvo pasirinktas K-epsilon turbulencijos modelis su standartinėmis sienos funkcijomis.Modelyje atsižvelgiama į kinetinę energiją (Ek) ir turbulentinę sklaidą (epsiloną).Varis, aliuminis, plienas, oras ir vanduo buvo atrinkti pagal standartines savybes ir naudoti atitinkamose srityse.Šilumos išsklaidymo rodikliai (žr. 2 lentelę) pateikiami kaip įvesties duomenys, o skirtingos akumuliatoriaus zonų sąlygos nustatomos į 15, 17, 28, 32. Oro greitis virš variklio korpuso buvo nustatytas 10 m/s abiem variklių modeliams. Be to, vandens apvalkalui buvo atsižvelgta į tris skirtingas vandens normas (5 l/min, 10 l/min ir 15 l/min).Siekiant didesnio tikslumo, visų lygčių likučiai buvo lygūs 1 × 10–6.Norėdami išspręsti Navier Prime (NS) lygtis, pasirinkite PAPRASTAS (pusiau numanomas slėgio lygčių metodas) algoritmą.Kai hibridinis inicijavimas bus baigtas, sąranka bus paleista 500 iteracijų, kaip parodyta 7 paveiksle.
Paskelbimo laikas: 2023-07-24