Diolch am ymweld â Nature.com.Rydych chi'n defnyddio fersiwn porwr gyda chefnogaeth CSS gyfyngedig.I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer).Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn dangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Oherwydd costau gweithredu a hirhoedledd yr injan, mae strategaeth rheoli thermol injan gywir yn hynod o bwysig.Mae'r erthygl hon wedi datblygu strategaeth rheoli thermol ar gyfer moduron sefydlu i ddarparu gwell gwydnwch a gwella effeithlonrwydd.Yn ogystal, cynhaliwyd adolygiad helaeth o'r llenyddiaeth ar ddulliau oeri injan.Fel y prif ganlyniad, rhoddir cyfrifiad thermol o fodur asyncronig pŵer uchel wedi'i oeri ag aer, gan ystyried y broblem adnabyddus o ddosbarthu gwres.Yn ogystal, mae'r astudiaeth hon yn cynnig dull integredig gyda dwy neu fwy o strategaethau oeri i ddiwallu anghenion cyfredol.Mae astudiaeth rifiadol o fodel o fodur asyncronig 100 kW wedi'i oeri ag aer a model rheoli thermol gwell o'r un modur, lle cyflawnir cynnydd sylweddol mewn effeithlonrwydd modur trwy gyfuniad o oeri aer a system oeri dŵr integredig, wedi'i wneud. cyflawni.Astudiwyd system integredig wedi'i hoeri ag aer ac wedi'i oeri â dŵr gan ddefnyddio fersiynau SolidWorks 2017 ac ANSYS Fluent 2021.Dadansoddwyd tri llif dŵr gwahanol (5 L/min, 10 L/min, a 15 L/min) yn erbyn moduron anwytho confensiynol wedi'u hoeri ag aer a'u dilysu gan ddefnyddio'r adnoddau cyhoeddedig sydd ar gael.Mae'r dadansoddiad yn dangos ein bod wedi cael gostyngiadau tymheredd cyfatebol o 2.94%, 4.79% a 7.69% ar gyfer gwahanol gyfraddau llif (5 L/min, 10 L/min a 15 L/min yn y drefn honno).Felly, mae'r canlyniadau'n dangos y gall y modur sefydlu wedi'i fewnosod leihau'r tymheredd yn effeithiol o'i gymharu â'r modur sefydlu wedi'i oeri ag aer.
Mae'r modur trydan yn un o ddyfeisiadau allweddol gwyddoniaeth peirianneg fodern.Defnyddir moduron trydan ym mhopeth o offer cartref i gerbydau, gan gynnwys y diwydiannau modurol ac awyrofod.Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae poblogrwydd moduron sefydlu (AM) wedi cynyddu oherwydd eu trorym cychwyn uchel, rheolaeth cyflymder da a chynhwysedd gorlwytho cymedrol (Ffig. 1).Mae moduron sefydlu nid yn unig yn gwneud i'ch bylbiau golau ddisgleirio, maen nhw'n pweru'r rhan fwyaf o'r teclynnau yn eich cartref, o'ch brws dannedd i'ch Tesla.Mae egni mecanyddol yn IM yn cael ei greu gan gyswllt maes magnetig y stator a'r dirwyniadau rotor.Yn ogystal, mae IM yn opsiwn ymarferol oherwydd y cyflenwad cyfyngedig o fetelau daear prin.Fodd bynnag, prif anfantais ADs yw bod eu hoes a'u heffeithlonrwydd yn sensitif iawn i dymheredd.Mae moduron sefydlu yn defnyddio tua 40% o drydan y byd, a ddylai ein harwain i feddwl bod rheoli defnydd pŵer y peiriannau hyn yn hollbwysig.
Mae hafaliad Arrhenius yn nodi bod bywyd yr injan gyfan yn cael ei haneru am bob codiad o 10°C yn y tymheredd gweithredu.Felly, er mwyn sicrhau dibynadwyedd a chynyddu cynhyrchiant y peiriant, mae angen rhoi sylw i reolaeth thermol pwysedd gwaed.Yn y gorffennol, mae dadansoddiad thermol wedi'i esgeuluso ac mae dylunwyr modur wedi ystyried y broblem yn unig ar yr ymylon, yn seiliedig ar brofiad dylunio neu newidynnau dimensiwn eraill megis dwysedd cerrynt dirwyn i ben, ac ati Mae'r dulliau hyn yn arwain at gymhwyso ymylon diogelwch mawr ar gyfer gwaethaf- amodau gwresogi achos, gan arwain at gynnydd ym maint y peiriant ac felly cynnydd yn y gost.
Mae dau fath o ddadansoddiad thermol: dadansoddiad cylched lwmpio a dulliau rhifiadol.Prif fantais dulliau dadansoddol yw'r gallu i wneud cyfrifiadau yn gyflym ac yn gywir.Fodd bynnag, rhaid gwneud ymdrech sylweddol i ddiffinio cylchedau yn ddigon manwl gywir i efelychu llwybrau thermol.Ar y llaw arall, mae dulliau rhifiadol wedi'u rhannu'n fras yn ddeinameg hylif cyfrifiannol (CFD) a dadansoddiad thermol strwythurol (STA), y mae'r ddau ohonynt yn defnyddio dadansoddiad elfennau meidraidd (FEA).Mantais dadansoddiad rhifiadol yw ei fod yn caniatáu ichi fodelu geometreg y ddyfais.Fodd bynnag, gall gosod systemau a chyfrifiadau fod yn anodd weithiau.Mae'r erthyglau gwyddonol a drafodir isod yn enghreifftiau dethol o ddadansoddiad thermol ac electromagnetig o wahanol foduron sefydlu modern.Ysgogodd yr erthyglau hyn yr awduron i astudio ffenomenau thermol mewn moduron asyncronig a dulliau ar gyfer eu hoeri.
Roedd Pil-Wan Han1 yn ymwneud â dadansoddiad thermol ac electromagnetig o MI.Defnyddir y dull dadansoddi cylched lwmpio ar gyfer dadansoddiad thermol, a defnyddir y dull elfen feidraidd magnetig sy'n amrywio o ran amser ar gyfer dadansoddiad electromagnetig.Er mwyn darparu amddiffyniad gorlwytho thermol yn iawn mewn unrhyw gymhwysiad diwydiannol, rhaid amcangyfrif tymheredd dirwyn y stator yn ddibynadwy.Cynigiodd Ahmed et al.2 fodel rhwydwaith gwres lefel uwch yn seiliedig ar ystyriaethau thermol a thermodynamig dwfn.Mae datblygu dulliau modelu thermol at ddibenion diogelu thermol diwydiannol yn elwa o atebion dadansoddol ac ystyried paramedrau thermol.
Defnyddiodd Nair et al.3 ddadansoddiad cyfun o IM 39 kW a dadansoddiad thermol rhifiadol 3D i ragfynegi'r dosbarthiad thermol mewn peiriant trydanol.Dadansoddodd Ying et al.4 IMs cwbl gaeedig wedi'u hoeri â ffan (TEFC) gydag amcangyfrif tymheredd 3D.Moon et al.Astudiodd 5 briodweddau llif gwres IM TEFC gan ddefnyddio CFD.Rhoddwyd y model trawsnewid modur LPTN gan Todd et al.6.Defnyddir data tymheredd arbrofol ynghyd â thymereddau wedi'u cyfrifo sy'n deillio o'r model LPTN arfaethedig.Defnyddiodd Peter et al.7 CFD i astudio'r llif aer sy'n effeithio ar ymddygiad thermol moduron trydan.
Cynigiodd Cabral et al8 fodel thermol IM syml lle cafwyd tymheredd y peiriant trwy gymhwyso hafaliad trylediad gwres y silindr.Astudiodd Nategh et al.9 system echddygol tyniant hunan-awyru gan ddefnyddio CFD i brofi cywirdeb cydrannau wedi'u optimeiddio.Felly, gellir defnyddio astudiaethau rhifiadol ac arbrofol i efelychu dadansoddiad thermol moduron sefydlu, gweler ffig.2 .
Cynigiodd Yinye et al.10 ddyluniad i wella rheolaeth thermol trwy fanteisio ar briodweddau thermol cyffredin deunyddiau safonol a ffynonellau cyffredin o golled rhannau peiriant.Cyflwynodd Marco et al.11 feini prawf ar gyfer dylunio systemau oeri a siacedi dŵr ar gyfer cydrannau peiriannau gan ddefnyddio modelau CFD a LPTN.Mae Yaohui et al.12 yn darparu canllawiau amrywiol ar gyfer dewis dull oeri priodol a gwerthuso perfformiad yn gynnar yn y broses ddylunio.Cynigiodd Nell et al.13 ddefnyddio modelau ar gyfer efelychiad electromagnetig-thermol cypledig ar gyfer ystod benodol o werthoedd, lefel manylder a phŵer cyfrifiannol ar gyfer problem amlffiseg.Astudiodd Jean et al.14 a Kim et al.15 ddosbarthiad tymheredd modur anwytho wedi'i oeri ag aer gan ddefnyddio maes FEM cypledig 3D.Cyfrifo data mewnbwn gan ddefnyddio dadansoddiad maes cerrynt 3D 3D i ddod o hyd i golledion Joule a'u defnyddio ar gyfer dadansoddiad thermol.
Cymharodd Michel et al.16 gefnogwyr oeri allgyrchol confensiynol â chefnogwyr echelinol o wahanol ddyluniadau trwy efelychiadau ac arbrofion.Cyflawnodd un o'r dyluniadau hyn welliannau bach ond sylweddol yn effeithlonrwydd injan tra'n cynnal yr un tymheredd gweithredu.
Defnyddiodd Lu et al.17 y dull cylched magnetig cyfatebol mewn cyfuniad â model Boglietti i amcangyfrif colledion haearn ar siafft modur sefydlu.Mae'r awduron yn tybio bod dosbarthiad dwysedd fflwcs magnetig mewn unrhyw groestoriad y tu mewn i'r modur gwerthyd yn unffurf.Cymharwyd eu dull gyda chanlyniadau dadansoddi elfennau meidraidd a modelau arbrofol.Gellir defnyddio'r dull hwn ar gyfer dadansoddiad cyflym o MI, ond mae ei gywirdeb yn gyfyngedig.
Mae 18 yn cyflwyno gwahanol ddulliau ar gyfer dadansoddi maes electromagnetig moduron sefydlu llinellol.Yn eu plith, disgrifir dulliau ar gyfer amcangyfrif colledion pŵer mewn rheiliau adweithiol a dulliau ar gyfer rhagweld cynnydd tymheredd moduron sefydlu llinellol tyniant.Gellir defnyddio'r dulliau hyn i wella effeithlonrwydd trosi ynni moduron sefydlu llinellol.
Mae Zabdur et al.Ymchwiliodd 19 i berfformiad siacedi oeri gan ddefnyddio dull rhifiadol tri dimensiwn.Mae'r siaced oeri yn defnyddio dŵr fel y brif ffynhonnell oerydd ar gyfer yr IM tri cham, sy'n bwysig ar gyfer y pŵer a'r tymheredd uchaf sy'n ofynnol ar gyfer pwmpio.Mae Rippel et al.Mae 20 wedi patentu ymagwedd newydd at systemau oeri hylif o'r enw oeri wedi'i lamineiddio ar draws, lle mae'r oerydd yn llifo'n groes trwy ranbarthau cul a ffurfiwyd gan dyllau yn ei gilydd lamineiddiad magnetig.Mae Deriszade et al.Ymchwiliodd 21 yn arbrofol i oeri moduron tyniant yn y diwydiant modurol gan ddefnyddio cymysgedd o glycol ethylene a dŵr.Gwerthuso perfformiad cymysgeddau amrywiol gyda dadansoddiad hylif cythryblus CFD a 3D.Dangosodd astudiaeth efelychu gan Boopathi et al.22 fod yr ystod tymheredd ar gyfer peiriannau sy'n cael eu hoeri â dŵr (17-124°C) yn sylweddol llai nag ar gyfer injans sy'n cael eu hoeri gan aer (104-250°C).Mae tymheredd uchaf y modur alwminiwm wedi'i oeri â dŵr yn cael ei ostwng 50.4%, ac mae tymheredd uchaf y modur PA6GF30 wedi'i oeri â dŵr yn cael ei ostwng 48.4%.Gwerthusodd Bezukov et al.23 effaith ffurfio graddfa ar ddargludedd thermol wal yr injan gyda system oeri hylif.Mae astudiaethau wedi dangos bod ffilm ocsid 1.5 mm o drwch yn lleihau trosglwyddiad gwres 30%, yn cynyddu'r defnydd o danwydd ac yn lleihau pŵer injan.
Cynhaliodd Tanguy et al.24 arbrofion gyda chyfraddau llif amrywiol, tymereddau olew, cyflymder cylchdro a dulliau chwistrellu ar gyfer moduron trydan gan ddefnyddio olew iro fel oerydd.Mae perthynas gref wedi'i sefydlu rhwng cyfradd llif ac effeithlonrwydd oeri cyffredinol.Awgrymodd Ha et al.25 ddefnyddio ffroenellau diferu fel ffroenellau i ddosbarthu'r ffilm olew yn gyfartal a chynyddu effeithlonrwydd oeri injan.
Dadansoddodd Nandi et al.26 effaith pibellau gwres fflat siâp L ar berfformiad injan a rheolaeth thermol.Mae'r rhan anweddydd pibell gwres wedi'i osod yn y casin modur neu wedi'i gladdu yn y siafft modur, ac mae rhan y cyddwysydd yn cael ei osod a'i oeri trwy gylchredeg hylif neu aer.Roedd Bellettre et al.Astudiodd 27 system oeri hylif solet PCM ar gyfer stator modur dros dro.Mae'r PCM yn trwytho'r pennau troellog, gan ostwng tymheredd y man poeth trwy storio ynni thermol cudd.
Felly, mae perfformiad modur a thymheredd yn cael eu gwerthuso gan ddefnyddio gwahanol strategaethau oeri, gweler ffig.3. Mae'r cylchedau oeri hyn wedi'u cynllunio i reoli tymheredd dirwyniadau, platiau, pennau troellog, magnetau, carcas a phlatiau diwedd.
Mae systemau oeri hylif yn hysbys am eu trosglwyddiad gwres effeithlon.Fodd bynnag, mae pwmpio oerydd o amgylch yr injan yn defnyddio llawer o egni, sy'n lleihau allbwn pŵer effeithiol yr injan.Mae systemau oeri aer, ar y llaw arall, yn ddull a ddefnyddir yn eang oherwydd eu cost isel a rhwyddineb uwchraddio.Fodd bynnag, mae'n dal i fod yn llai effeithlon na systemau oeri hylif.Mae angen dull integredig a all gyfuno perfformiad trosglwyddo gwres uchel system wedi'i oeri â hylif â chost isel system oeri aer heb ddefnyddio ynni ychwanegol.
Mae'r erthygl hon yn rhestru ac yn dadansoddi colledion gwres mewn AD.Esbonnir mecanwaith y broblem hon, yn ogystal â gwresogi ac oeri moduron sefydlu, yn yr adran Colli Gwres mewn Moduron Sefydlu trwy Strategaethau Oeri.Mae colli gwres craidd modur sefydlu yn cael ei drawsnewid yn wres.Felly, mae'r erthygl hon yn trafod mecanwaith trosglwyddo gwres y tu mewn i'r injan trwy ddargludiad a darfudiad gorfodol.Adroddir ar fodelu thermol IM gan ddefnyddio hafaliadau parhad, hafaliadau Navier-Stokes/momentwm a hafaliadau egni.Perfformiodd yr ymchwilwyr astudiaethau thermol dadansoddol a rhifiadol o IM i amcangyfrif tymheredd dirwyniadau stator er mwyn rheoli trefn thermol y modur trydan yn unig.Mae'r erthygl hon yn canolbwyntio ar ddadansoddiad thermol o IMs wedi'u hoeri ag aer a dadansoddiad thermol o IMs integredig wedi'u hoeri ag aer ac wedi'u hoeri â dŵr gan ddefnyddio modelu CAD ac efelychiad rhugl ANSYS.Ac mae manteision thermol y model integredig gwell o systemau wedi'u hoeri ag aer ac wedi'u hoeri â dŵr yn cael eu dadansoddi'n ddwfn.Fel y soniwyd uchod, nid yw'r dogfennau a restrir yma yn grynodeb o'r cyflwr diweddaraf ym maes ffenomenau thermol ac oeri moduron sefydlu, ond maent yn nodi llawer o broblemau y mae angen eu datrys er mwyn sicrhau gweithrediad dibynadwy moduron sefydlu. .
Rhennir colled gwres fel arfer yn golled copr, colled haearn a cholled ffrithiant/mecanyddol.
Mae colledion copr yn ganlyniad gwresogi Joule oherwydd gwrthedd y dargludydd a gellir eu mesur fel 10.28:
lle q̇g yw'r gwres a gynhyrchir, I a Ve yw'r cerrynt enwol a'r foltedd, yn y drefn honno, a Re yw'r gwrthiant copr.
Colled haearn, a elwir hefyd yn golled parasitig, yw'r ail brif fath o golled sy'n achosi colledion hysteresis a cherrynt eddy yn AM, a achosir yn bennaf gan y maes magnetig sy'n amrywio o ran amser.Fe'u meintiolir gan yr hafaliad Steinmetz estynedig, y gellir ystyried ei gyfernodau'n gyson neu'n amrywiol yn dibynnu ar amodau gweithredu10,28,29.
lle Khn yw'r ffactor colled hysteresis sy'n deillio o'r diagram colled craidd, Ken yw'r ffactor colled cerrynt eddy, N yw'r mynegai harmonig, Bn a f yw'r dwysedd fflwcs brig ac amlder y excitation an-sinwsoidal, yn y drefn honno.Gellir symleiddio’r hafaliad uchod ymhellach fel a ganlyn10,29:
Yn eu plith, K1 a K2 yw'r ffactor colled craidd a cholled cerrynt eddy (qec), colled hysteresis (qh), a cholled gormodol (qex), yn y drefn honno.
Llwyth gwynt a cholledion ffrithiant yw dau brif achos colledion mecanyddol mewn IM.Colledion gwynt a ffrithiant yw 10,
Yn y fformiwla, n yw'r cyflymder cylchdro, Kfb yw'r cyfernod colledion ffrithiant, D yw diamedr allanol y rotor, l yw hyd y rotor, G yw pwysau'r rotor 10.
Y prif fecanwaith ar gyfer trosglwyddo gwres o fewn yr injan yw trwy ddargludiad a gwresogi mewnol, fel y pennir gan hafaliad Poisson30 a gymhwysir i'r enghraifft hon:
Yn ystod y llawdriniaeth, ar ôl cyfnod penodol o amser pan fydd y modur yn cyrraedd cyflwr cyson, gall y gwres a gynhyrchir gael ei frasamcanu trwy gynhesu'r fflwcs gwres arwyneb yn gyson.Felly, gellir tybio bod y dargludiad y tu mewn i'r injan yn cael ei wneud gyda rhyddhau gwres mewnol.
Ystyrir bod y trosglwyddiad gwres rhwng yr esgyll a'r atmosffer amgylchynol yn ddarfudiad gorfodol, pan fydd yr hylif yn cael ei orfodi i symud i gyfeiriad penodol gan rym allanol.Gellir mynegi darfudiad fel 30:
lle h yw'r cyfernod trosglwyddo gwres (W/m2 K), A yw'r arwynebedd, a ΔT yw'r gwahaniaeth tymheredd rhwng yr arwyneb trosglwyddo gwres a'r oergell yn berpendicwlar i'r wyneb.Mae rhif Nusselt (Nu) yn fesur o gymhareb trosglwyddo gwres darfudol a dargludol yn berpendicwlar i'r ffin ac fe'i dewisir yn seiliedig ar nodweddion llif laminaidd a chythryblus.Yn ôl y dull empirig, mae nifer Nusselt o lif cythryblus fel arfer yn gysylltiedig â rhif Reynolds a rhif Prandtl, wedi'i fynegi fel 30:
lle h yw'r cyfernod trosglwyddo gwres darfudol (W/m2 K), l yw'r hyd nodweddiadol, λ yw dargludedd thermol yr hylif (W/m K), ac mae'r rhif Prandtl (Pr) yn fesur o'r gymhareb o y cyfernod trylediad momentwm i'r trylededd thermol (neu gyflymder a thrwch cymharol yr haen ffin thermol), a ddiffinnir fel 30:
lle k a cp yw'r dargludedd thermol a chynhwysedd gwres penodol yr hylif, yn y drefn honno.Yn gyffredinol, aer a dŵr yw'r oeryddion mwyaf cyffredin ar gyfer moduron trydan.Dangosir priodweddau hylifol aer a dŵr ar dymheredd amgylchynol yn Nhabl 1.
Mae modelu thermol IM yn seiliedig ar y rhagdybiaethau canlynol: cyflwr cyson 3D, llif cythryblus, mae aer yn nwy delfrydol, ymbelydredd dibwys, hylif Newtonaidd, hylif anghywasgadwy, cyflwr gwrthlithro, a phriodweddau cyson.Felly, defnyddir yr hafaliadau canlynol i gyflawni deddfau cadwraeth màs, momentwm, ac ynni yn y rhanbarth hylif.
Yn yr achos cyffredinol, mae'r hafaliad cadwraeth màs yn hafal i'r llif màs net i'r gell â hylif, a bennir gan y fformiwla:
Yn ôl ail gyfraith Newton, mae cyfradd newid momentwm gronyn hylifol yn hafal i swm y grymoedd sy'n gweithredu arno, a gellir ysgrifennu'r hafaliad cadwraeth momentwm cyffredinol ar ffurf fector fel:
Mae'r termau ∇p, ∇∙τij, a ρg yn yr hafaliad uchod yn cynrychioli gwasgedd, gludedd, a disgyrchiant, yn y drefn honno.Yn gyffredinol, ystyrir bod cyfryngau oeri (aer, dŵr, olew, ac ati) a ddefnyddir fel oeryddion mewn peiriannau yn Newtonaidd.Mae'r hafaliadau a ddangosir yma ond yn cynnwys perthynas linellol rhwng straen cneifio a graddiant cyflymder (cyfradd straen) yn berpendicwlar i gyfeiriad y cneifio.O ystyried gludedd cyson a llif cyson, gellir newid hafaliad (12) i 31:
Yn ôl cyfraith gyntaf thermodynameg, mae cyfradd y newid yn egni gronyn hylif yn hafal i swm y gwres net a gynhyrchir gan y gronyn hylif a'r pŵer net a gynhyrchir gan y gronyn hylif.Ar gyfer llif gludiog cywasgadwy Newtonian, gellir mynegi'r hafaliad cadwraeth ynni fel31:
lle Cp yw'r cynhwysedd gwres ar bwysedd cyson, ac mae'r term ∇ ∙ (k∇T) yn gysylltiedig â'r dargludedd thermol trwy ffin y gell hylif, lle mae k yn dynodi'r dargludedd thermol.Ystyrir trosi egni mecanyddol yn wres yn nhermau \(\varnothing\) (hy, y swyddogaeth afradu gludiog) ac fe'i diffinnir fel:
Lle mae \(\rho\) yn ddwysedd yr hylif, \(\mu\) yw gludedd yr hylif, u, v ac w yw potensial cyfeiriad x, y, z y cyflymder hylif, yn y drefn honno.Mae'r term hwn yn disgrifio trosi ynni mecanyddol yn ynni thermol a gellir ei anwybyddu oherwydd ei fod yn bwysig dim ond pan fydd gludedd yr hylif yn uchel iawn a graddiant cyflymder yr hylif yn fawr iawn.Yn achos llif cyson, gwres penodol cyson a dargludedd thermol, mae'r hafaliad ynni yn cael ei addasu fel a ganlyn:
Mae'r hafaliadau sylfaenol hyn yn cael eu datrys ar gyfer llif laminaidd yn y system gyfesurynnau Cartesaidd.Fodd bynnag, fel llawer o broblemau technegol eraill, mae gweithrediad peiriannau trydanol yn bennaf gysylltiedig â llifoedd cythryblus.Felly, mae'r hafaliadau hyn yn cael eu haddasu i ffurfio dull cyfartaleddu Reynolds Navier-Stokes (RANS) ar gyfer modelu cynnwrf.
Yn y gwaith hwn, dewiswyd rhaglen ANSYS FLUENT 2021 ar gyfer modelu CFD gyda'r amodau ffin cyfatebol, megis y model a ystyriwyd: injan asyncronig gydag oeri aer gyda chynhwysedd o 100 kW, diamedr y rotor 80.80 mm, y diamedr o'r stator 83.56 mm (mewnol) a 190 mm (allanol), bwlch aer o 1.38 mm, cyfanswm hyd 234 mm, y swm, trwch yr asennau 3 mm..
Yna caiff model injan wedi'i oeri ag aer SolidWorks ei fewnforio i ANSYS Rhugl a'i efelychu.Yn ogystal, mae'r canlyniadau a gafwyd yn cael eu gwirio i sicrhau cywirdeb yr efelychiad a gyflawnir.Yn ogystal, modelwyd IM integredig wedi'i oeri ag aer a dŵr gan ddefnyddio meddalwedd SolidWorks 2017 a'i efelychu gan ddefnyddio meddalwedd ANSYS Fluent 2021 (Ffigur 4).
Mae dyluniad a dimensiynau'r model hwn wedi'u hysbrydoli gan gyfres alwminiwm Siemens 1LA9 a'u modelu yn SolidWorks 2017. Mae'r model wedi'i addasu ychydig i weddu i anghenion y meddalwedd efelychu.Addasu modelau CAD trwy gael gwared ar rannau diangen, tynnu ffiledi, siamffrau, a mwy wrth fodelu gydag ANSYS Workbench 2021.
Arloesedd dylunio yw'r siaced ddŵr, y pennwyd ei hyd o ganlyniadau efelychu'r model cyntaf.Mae rhai newidiadau wedi'u gwneud i'r efelychiad siaced ddŵr i gael y canlyniadau gorau wrth ddefnyddio'r waist yn ANSYS.Dangosir gwahanol rannau o'r IM yn ffig.5a–f.
(A).Craidd rotor a siafft IM.(b) craidd stator IM.(c) weindio stator IM.(d) Ffrâm allanol y MI.(e) siaced ddŵr IM.f) cyfuniad o fodelau IM wedi'u hoeri ag aer a dŵr.
Mae'r gefnogwr wedi'i osod ar siafft yn darparu llif aer cyson o 10 m/s a thymheredd o 30 ° C ar wyneb yr esgyll.Dewisir gwerth y gyfradd ar hap yn dibynnu ar gynhwysedd y pwysedd gwaed a ddadansoddwyd yn yr erthygl hon, sy'n fwy na'r hyn a nodir yn y llenyddiaeth.Mae'r parth poeth yn cynnwys y rotor, stator, dirwyniadau stator a bariau cawell rotor.Mae deunyddiau'r stator a'r rotor yn ddur, mae'r dirwyniadau a'r gwiail cawell yn gopr, mae'r ffrâm a'r asennau yn alwminiwm.Mae'r gwres a gynhyrchir yn yr ardaloedd hyn oherwydd ffenomenau electromagnetig, megis gwresogi Joule pan fydd cerrynt allanol yn cael ei basio trwy coil copr, yn ogystal â newidiadau yn y maes magnetig.Cymerwyd cyfraddau rhyddhau gwres y gwahanol gydrannau o lenyddiaeth amrywiol sydd ar gael ar gyfer IM 100 kW.
Roedd IMs integredig wedi'u hoeri ag aer ac wedi'u hoeri â dŵr, yn ogystal â'r amodau uchod, hefyd yn cynnwys siaced ddŵr, lle dadansoddwyd y galluoedd trosglwyddo gwres a'r gofynion pŵer pwmp ar gyfer cyfraddau llif dŵr amrywiol (5 l / mun, 10 l / mun a 15 l/munud).Dewiswyd y falf hon fel y falf isaf, gan nad oedd y canlyniadau'n newid yn sylweddol ar gyfer llifoedd o dan 5 L / min.Yn ogystal, dewiswyd cyfradd llif o 15 L/min fel y gwerth uchaf, gan fod y pŵer pwmpio wedi cynyddu'n sylweddol er gwaethaf y ffaith bod y tymheredd yn parhau i ostwng.
Mewnforiwyd amrywiol fodelau IM i ANSYS Rhugl a'u golygu ymhellach gan ddefnyddio ANSYS Design Modeler.Ymhellach, adeiladwyd casin siâp bocs gyda dimensiynau o 0.3 × 0.3 × 0.5 m o amgylch yr AD i ddadansoddi symudiad aer o amgylch yr injan ac astudio tynnu gwres i'r atmosffer.Perfformiwyd dadansoddiadau tebyg ar gyfer IMs integredig wedi'u hoeri ag aer a dŵr.
Mae'r model IM wedi'i fodelu gan ddefnyddio dulliau rhifiadol CFD a FEM.Mae rhwyllau yn cael eu hadeiladu yn CFD i rannu parth yn nifer penodol o gydrannau er mwyn dod o hyd i ateb.Defnyddir rhwyllau tetrahedrol gyda meintiau elfen priodol ar gyfer geometreg gymhleth gyffredinol cydrannau injan.Llenwyd pob rhyngwyneb â 10 haen i gael canlyniadau trosglwyddo gwres arwyneb cywir.Dangosir geometreg grid dau fodel MI yn Ffig. .6a, b.
Mae'r hafaliad ynni yn caniatáu ichi astudio trosglwyddo gwres mewn gwahanol feysydd o'r injan.Dewiswyd y model cynnwrf K-epsilon gyda swyddogaethau wal safonol i fodelu cynnwrf o amgylch yr wyneb allanol.Mae'r model yn ystyried egni cinetig (Ek) a gwasgariad cythryblus (epsilon).Dewiswyd copr, alwminiwm, dur, aer a dŵr am eu priodweddau safonol i'w defnyddio yn eu cymwysiadau priodol.Rhoddir cyfraddau afradu gwres (gweler Tabl 2) fel mewnbynnau, a gosodir amodau parth batri gwahanol i 15, 17, 28, 32. Gosodwyd cyflymder yr aer dros y cas modur i 10 m/s ar gyfer y ddau fodel modur, ac yn Yn ogystal, cymerwyd tair cyfradd ddŵr wahanol i ystyriaeth ar gyfer y siaced ddŵr (5 l/mun, 10 l/munud a 15 l/munud).I gael mwy o gywirdeb, gosodwyd y gweddillion ar gyfer pob hafaliad yn hafal i 1 × 10–6.Dewiswch yr algorithm SYML (Dull Lled-Ymhlyg ar gyfer Hafaliadau Pwysedd) i ddatrys hafaliadau Navier Prime (NS).Ar ôl cwblhau ymgychwyn hybrid, bydd y gosodiad yn rhedeg 500 o iteriadau, fel y dangosir yn Ffigur 7.
Amser post: Gorff-24-2023