Nature.com сайтаар зочилсонд баярлалаа.Та хязгаарлагдмал CSS дэмжлэгтэй хөтчийн хувилбарыг ашиглаж байна.Хамгийн сайн ашиглахын тулд бид танд шинэчилсэн хөтөч ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer-д нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох).Энэ хооронд байнгын дэмжлэг үзүүлэхийн тулд бид сайтыг загвар, JavaScript-гүй харуулж байна.
Хөдөлгүүрийн ашиглалтын зардал, удаан эдэлгээтэй учраас хөдөлгүүрийн дулааны менежментийн зөв стратеги нь туйлын чухал юм.Энэхүү нийтлэл нь удаан эдэлгээтэй байх, үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд асинхрон моторын дулааны удирдлагын стратегийг боловсруулсан болно.Нэмж дурдахад хөдөлгүүрийг хөргөх аргын талаархи уран зохиолын өргөн хүрээний тоймыг хийсэн.Үүний гол үр дүнд дулааны хуваарилалтын сайн мэддэг асуудлыг харгалзан өндөр хүчин чадалтай агаарын хөргөлттэй асинхрон моторын дулааны тооцоог өгсөн болно.Нэмж дурдахад энэхүү судалгаа нь одоогийн хэрэгцээг хангахын тулд хоёр ба түүнээс дээш хөргөлтийн стратеги бүхий нэгдсэн арга барилыг санал болгож байна.100 кВт-ын агаар хөргөлттэй асинхрон моторын загвар ба ижил моторын дулааны менежментийн сайжруулсан загварын тоон судалгааг агаар хөргөлт ба усан хөргөлтийн нэгдсэн системийг хослуулан хэрэглэснээр моторын үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. явуулсан.Агаар болон усан хөргөлттэй нэгдсэн системийг SolidWorks 2017 болон ANSYS Fluent 2021 хувилбаруудыг ашиглан судалсан.Гурван өөр усны урсгалыг (5 л/мин, 10 л/мин, 15 л/мин) ердийн агаарын хөргөлттэй асинхрон моторын эсрэг шинжилж, нийтлэгдсэн нөөцийг ашиглан баталгаажуулсан.Шинжилгээнээс харахад янз бүрийн урсгалын хурд (5 л/мин, 10 л/мин ба 15 л/мин тус тус) бид 2.94%, 4.79%, 7.69% -ийн харгалзах температурын бууралтыг олж авсан.Тиймээс үр дүнгээс харахад суулгагдсан асинхрон мотор нь агаарын хөргөлттэй асинхрон мотортой харьцуулахад температурыг үр дүнтэй бууруулж чадна.
Цахилгаан мотор нь орчин үеийн инженерийн шинжлэх ухааны гол нээлтүүдийн нэг юм.Цахилгаан моторыг гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслээс эхлээд тээврийн хэрэгсэл, тэр дундаа автомашин, сансар судлалын салбарт ашигладаг.Сүүлийн жилүүдэд асинхрон моторын (AM) алдар нэр нь өндөр эхлэх эргүүлэх момент, сайн хурдны хяналт, дунд зэргийн хэт ачааллын хүчин чадал зэргээс шалтгаалан нэмэгдэж байна (Зураг 1).Индукцийн мотор нь таны гэрлийн чийдэнг гэрэлтүүлээд зогсохгүй, шүдний сойзноос эхлээд Тесла хүртэл таны гэрт байгаа ихэнх хэрэгслийг тэжээдэг.IM дахь механик энерги нь статор ба роторын ороомгийн соронзон орны контактаас үүсдэг.Түүнчлэн газрын ховор металлын нийлүүлэлт хязгаарлагдмал учир IM нь боломжийн хувилбар юм.Гэсэн хэдий ч AD-ийн гол сул тал нь тэдний ашиглалтын хугацаа, үр ашиг нь температурт маш мэдрэмтгий байдаг.Индукцийн мотор нь дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний 40 орчим хувийг хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь эдгээр машинуудын эрчим хүчний хэрэглээг зохицуулах нь маш чухал юм гэж бодоход хүргэж байна.
Аррениусын тэгшитгэл нь ажлын температурыг 10 ° C-аар өсгөхөд бүхэл бүтэн хөдөлгүүрийн ашиглалтын хугацаа хоёр дахин багасдаг.Тиймээс машины найдвартай байдлыг хангах, бүтээмжийг нэмэгдүүлэхийн тулд цусны даралтын дулааны хяналтыг анхаарч үзэх хэрэгтэй.Өнгөрсөн хугацаанд дулааны шинжилгээг үл тоомсорлож, мотор зохион бүтээгчид дизайны туршлага эсвэл ороомгийн гүйдлийн нягт гэх мэт бусад хэмжээст хэмжигдэхүүнд тулгуурлан асуудлыг зөвхөн захын хэсэгт авч үздэг байсан. Эдгээр арга барил нь хамгийн муу тохиолдолд аюулгүй байдлын том хязгаарыг ашиглахад хүргэдэг. халаах нөхцөл нь машины хэмжээ ихсэх, улмаар өртөг нэмэгдэхэд хүргэдэг.
Дулааны шинжилгээний хоёр төрөл байдаг: бөөн хэлхээний шинжилгээ ба тоон аргууд.Аналитик аргын гол давуу тал нь тооцооллыг хурдан бөгөөд үнэн зөв хийх чадвар юм.Гэсэн хэдий ч дулааны замыг дуурайх хангалттай нарийвчлалтай хэлхээг тодорхойлохын тулд ихээхэн хүчин чармайлт гаргах шаардлагатай.Нөгөөтэйгүүр, тоон аргуудыг тооцооллын шингэний динамик (CFD) болон бүтцийн дулааны шинжилгээ (STA) гэж ойролцоогоор хуваадаг бөгөөд хоёулаа төгсгөлийн элементийн шинжилгээ (FEA) ашигладаг.Тоон шинжилгээний давуу тал нь төхөөрөмжийн геометрийг загварчлах боломжийг олгодог.Гэсэн хэдий ч системийг тохируулах, тооцоолох нь заримдаа хэцүү байдаг.Доор авч үзсэн шинжлэх ухааны нийтлэлүүд нь орчин үеийн янз бүрийн асинхрон моторын дулааны болон цахилгаан соронзон шинжилгээний сонгосон жишээнүүд юм.Эдгээр нийтлэлүүд нь зохиогчдыг асинхрон мотор дахь дулааны үзэгдэл, тэдгээрийг хөргөх аргуудыг судлахад түлхэц болсон.
Пил-Ван Хан1 нь МИ-ийн дулааны болон цахилгаан соронзон шинжилгээнд хамрагдсан.Дулааны шинжилгээнд бөөн хэлхээний шинжилгээний аргыг, цахилгаан соронзон шинжилгээнд цаг хугацааны өөрчлөлттэй соронзон төгсгөлийн элементийн аргыг ашигладаг.Аж үйлдвэрийн аливаа хэрэглээнд дулааны хэт ачааллын хамгаалалтыг зохих ёсоор хангахын тулд статорын ороомгийн температурыг найдвартай тооцоолох шаардлагатай.Ахмед нар 2 гүн дулааны болон термодинамикийн үндэслэлд тулгуурлан илүү өндөр эрэмбийн дулааны сүлжээний загварыг санал болгосон.Аж үйлдвэрийн дулааны хамгаалалтын зорилгоор дулааны загварчлалын аргуудыг боловсруулах нь аналитик шийдэл, дулааны параметрүүдийг харгалзан үзэх үр өгөөжийг өгдөг.
Nair нар 3 39 кВт хүчин чадалтай IM болон 3D тоон дулааны анализын хосолсон шинжилгээг ашиглан цахилгаан машин дахь дулааны тархалтыг таамагласан.Ying нар 3 хэмжээст температурын тооцоолол бүхий сэнс хөргөлттэй бүрэн хаалттай (TEFC) IM-д дүн шинжилгээ хийсэн.Сар болон бусад.5 CFD ашиглан IM TEFC-ийн дулааны урсгалын шинж чанарыг судалсан.LPTN моторын шилжилтийн загварыг Todd et al.6 өгсөн.Туршилтын температурын өгөгдлийг санал болгож буй LPTN загвараас гаргаж авсан тооцоолсон температурын хамт ашигладаг.Peter et al.7 CFD ашиглан цахилгаан моторын дулааны төлөв байдалд нөлөөлдөг агаарын урсгалыг судалсан.
Кабрал нар8 цилиндрийн дулааны диффузын тэгшитгэлийг ашиглан машины температурыг олж авсан энгийн IM дулааны загварыг санал болгосон.Nategh et al.9 нь оновчтой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нарийвчлалыг шалгахын тулд CFD ашиглан өөрөө агааржуулалттай зүтгүүрийн моторын системийг судалсан.Тиймээс индукцийн моторын дулааны шинжилгээг дуурайлган хийхдээ тоон болон туршилтын судалгааг ашиглаж болно.2.
Yinye нар.10 стандарт материалын нийтлэг дулааны шинж чанар болон машины эд анги алдагдлын нийтлэг эх үүсвэрийг ашиглах замаар дулааны менежментийг сайжруулах дизайныг санал болгосон.Marco et al.11 CFD болон LPTN загваруудыг ашиглан машины эд ангиудын хөргөлтийн систем болон усны хантаазыг зохион бүтээх шалгуурыг танилцуулсан.Yaohui нар.12 нь тохирох хөргөлтийн аргыг сонгох, дизайны үйл явцын эхний шатанд гүйцэтгэлийг үнэлэх янз бүрийн удирдамжийг өгдөг.Nell et al.13 олон физикийн асуудалд өгөгдсөн утгууд, нарийвчилсан түвшин, тооцоолох чадавхид хосолсон цахилгаан соронзон-дулааны симуляцийн загваруудыг ашиглахыг санал болгосон.Jean et al.14, Kim et al.15 нар агаарын хөргөлттэй асинхрон моторын температурын тархалтыг 3D хосолсон FEM талбар ашиглан судалсан.Жоулийн алдагдлыг олохын тулд 3D eddy гүйдлийн талбарын шинжилгээг ашиглан оролтын өгөгдлийг тооцоолж, дулааны шинжилгээнд ашиглана уу.
Michel et al.16 ердийн төвөөс зугтах хөргөлтийн сэнсийг янз бүрийн хийцтэй тэнхлэгийн сэнстэй харьцуулж загварчлал, туршилт хийсэн.Эдгээр загваруудын нэг нь ижил температурыг хадгалахын зэрэгцээ хөдөлгүүрийн үр ашгийг бага боловч мэдэгдэхүйц сайжруулсан.
Лу нар.17 нь индукцийн моторын босоо амны төмрийн алдагдлыг тооцоолохдоо эквивалент соронзон хэлхээний аргыг Боглетти загвартай хослуулан ашигласан.Зохиогчид ээрэх мотор доторх ямар ч хөндлөн огтлолын соронзон урсгалын нягтын хуваарилалт жигд байна гэж үздэг.Тэд өөрсдийн аргыг төгсгөлийн элементийн шинжилгээ, туршилтын загваруудын үр дүнтэй харьцуулсан.Энэ аргыг МИ-ийн экспресс шинжилгээнд ашиглаж болох боловч түүний нарийвчлал хязгаарлагдмал.
18-д шугаман асинхрон моторын цахилгаан соронзон орныг шинжлэх янз бүрийн аргуудыг үзүүлэв.Тэдгээрийн дотор реактив төмөр зам дахь эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох арга, зүтгүүрийн шугаман асинхрон моторын температурын өсөлтийг урьдчилан таамаглах аргуудыг тайлбарласан болно.Эдгээр аргуудыг шугаман асинхрон моторын энерги хувиргах үр ашгийг дээшлүүлэхэд ашиглаж болно.
Забдур нар.19 нь гурван хэмжээст тоон аргыг ашиглан хөргөх хүрэмний гүйцэтгэлийг судалсан.Хөргөх хүрэм нь усыг гурван фазын IM-ийн хөргөлтийн гол эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь шахуургад шаардагдах хүч, хамгийн их температурт чухал ач холбогдолтой юм.Rippel нар.20 нь хөндлөн ламинатан хөргөлт гэж нэрлэгддэг шингэн хөргөлтийн системд шинэ хандлагыг патентжуулсан бөгөөд энэ нь хөргөлтийн бодис нь бие биенийхээ соронзон хальсны нүхээр үүссэн нарийн хэсгүүдээр дамжин урсдаг.Дерисзаде болон бусад.21 нь этилен гликол ба усны холимог ашиглан автомашины үйлдвэрлэлийн зүтгүүрийн моторын хөргөлтийг туршилтаар судалжээ.CFD болон 3D турбулент шингэний шинжилгээгээр янз бүрийн хольцын гүйцэтгэлийг үнэлэх.Boopathi нар 22 хийсэн симуляцийн судалгаагаар усан хөргөлттэй хөдөлгүүрийн температурын хүрээ (17-124 ° C) нь агаарын хөргөлттэй хөдөлгүүрээс (104-250 ° C) хамаагүй бага болохыг харуулсан.Хөнгөн цагааны усан хөргөлттэй моторын хамгийн их температур 50.4%, PA6GF30 усан хөргөлттэй моторын хамгийн их температур 48.4% -иар буурсан байна.Безуков нар 23 шингэн хөргөлтийн системтэй хөдөлгүүрийн хананы дулаан дамжуулалтад масштаб үүсэх нөлөөг үнэлэв.Судалгаанаас үзэхэд 1.5 мм зузаантай оксидын хальс нь дулаан дамжуулалтыг 30% бууруулж, түлшний зарцуулалтыг нэмэгдүүлж, хөдөлгүүрийн хүчийг бууруулдаг.
Tanguy нар 24 янз бүрийн урсгалын хурд, тосны температур, эргэлтийн хурд, шахах горим зэрэгт тосолгооны тосыг хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг цахилгаан хөдөлгүүрт туршилт хийсэн.Урсгалын хурд болон хөргөлтийн нийт үр ашгийн хооронд хүчтэй хамаарал тогтоогдсон.Ha et al.25 нар тосны хальсыг жигд тарааж, хөдөлгүүрийн хөргөлтийн үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд дуслын хушууг хушуу болгон ашиглахыг санал болгосон.
Нанди нар 26 L хэлбэрийн хавтгай дулааны хоолойнууд хөдөлгүүрийн ажиллагаа болон дулааны удирдлагад үзүүлэх нөлөөнд дүн шинжилгээ хийсэн.Дулааны хоолойн ууршуулагч хэсгийг моторын янданд суурилуулсан буюу хөдөлгүүрийн голд булж, конденсаторын хэсгийг суурилуулж, эргэлтийн шингэн эсвэл агаараар хөргөнө.Bellettre нар.27 түр зуурын моторын статорын PCM хатуу шингэн хөргөлтийн системийг судалсан.PCM нь ороомгийн толгойг шингээж, далд дулааны энергийг хадгалах замаар халуун цэгийн температурыг бууруулдаг.
Тиймээс хөдөлгүүрийн гүйцэтгэл ба температурыг янз бүрийн хөргөлтийн стратеги ашиглан үнэлдэг. Зураг .3. Эдгээр хөргөлтийн хэлхээ нь ороомог, хавтан, ороомгийн толгой, соронз, каркас, төгсгөлийн хавтангийн температурыг хянах зориулалттай.
Шингэн хөргөлтийн системүүд нь үр ашигтай дулаан дамжуулалтаараа алдартай.Гэсэн хэдий ч хөргөлтийн шингэнийг хөдөлгүүрийн эргэн тойронд шахах нь маш их энерги зарцуулдаг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн үр ашигтай хүчийг бууруулдаг.Харин агаарын хөргөлтийн систем нь хямд өртөгтэй, шинэчлэхэд хялбар байдаг тул өргөн хэрэглэгддэг арга юм.Гэсэн хэдий ч энэ нь шингэн хөргөлтийн системээс бага үр ашигтай хэвээр байна.Шингэн хөргөлттэй системийн дулаан дамжуулах өндөр үзүүлэлтийг нэмэлт эрчим хүч зарцуулахгүйгээр агаарын хөргөлттэй системийн хямд өртөгтэй хослуулах нэгдсэн арга барил шаардлагатай.
Энэ нийтлэлд МЭ-ийн дулааны алдагдлыг жагсааж, дүн шинжилгээ хийсэн болно.Энэ асуудлын механизм, түүнчлэн асинхрон моторын халаалт, хөргөлтийг хөргөлтийн стратегиар дамжуулан асинхрон моторын дулааны алдагдал хэсэгт тайлбарласан болно.Индукцийн моторын голын дулааны алдагдлыг дулаан болгон хувиргадаг.Тиймээс энэ нийтлэлд дамжуулалт ба албадан конвекцээр хөдөлгүүр дотор дулаан дамжуулах механизмыг авч үзэх болно.Тасралтгүй байдлын тэгшитгэл, Навиер-Стокс/моментийн тэгшитгэл, энергийн тэгшитгэлийг ашиглан IM-ийн дулааны загварчлалыг мэдээлэв.Судлаачид цахилгаан моторын дулааны горимыг хянах цорын ганц зорилгоор статорын ороомгийн температурыг тооцоолохын тулд IM-ийн аналитик болон тоон дулааны судалгааг хийсэн.Энэ нийтлэл нь CAD загварчлал болон ANSYS Fluent симуляцийг ашиглан агаарын хөргөлттэй IM-ийн дулааны шинжилгээ болон нэгдсэн агаарын болон усан хөргөлттэй IM-ийн дулааны шинжилгээнд чиглэнэ.Агаар хөргөлттэй, усан хөргөлттэй системийн нэгдсэн сайжруулсан загварын дулааны давуу талыг гүн гүнзгий дүн шинжилгээ хийсэн.Дээр дурдсанчлан энд жагсаасан баримт бичиг нь асинхрон моторын дулааны үзэгдэл, хөргөлтийн талаархи орчин үеийн байдлын хураангуй биш боловч асинхрон моторын найдвартай ажиллагааг хангахын тулд шийдвэрлэх шаардлагатай олон асуудлыг харуулж байна. .
Дулааны алдагдлыг ихэвчлэн зэсийн алдагдал, төмрийн алдагдал, үрэлт/механик алдагдал гэж хуваадаг.
Зэсийн алдагдал нь дамжуулагчийн эсэргүүцлийн улмаас Жоулийн халалтын үр дүн бөгөөд 10.28-аар хэмжигдэж болно.
Энд q̇g нь үүссэн дулаан, I ба Ve нь нэрлэсэн гүйдэл ба хүчдэл, Re нь зэсийн эсэргүүцэл юм.
Шимэгчийн алдагдал гэж нэрлэгддэг төмрийн алдагдал нь цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг соронзон орны нөлөөгөөр AM дахь гистерезис ба эргүүлэг гүйдлийн алдагдлыг үүсгэдэг хоёр дахь үндсэн алдагдлын төрөл юм.Тэдгээрийг Стейнмецийн өргөтгөсөн тэгшитгэлээр хэмждэг бөгөөд тэдгээрийн коэффициентийг үйл ажиллагааны нөхцлөөс хамааран тогтмол эсвэл хувьсах гэж үзэж болно10,28,29.
Энд Khn нь үндсэн алдагдлын диаграммаас гаргаж авсан гистерезисийн алдагдлын коэффициент, Кен нь эргүүлэг гүйдлийн алдагдлын коэффициент, N нь гармоник индекс, Bn ба f нь синусоид бус өдөөлтийн оргил урсгалын нягт ба давтамж юм.Дээрх тэгшитгэлийг дараах байдлаар илүү хялбарчилж болно10,29:
Тэдгээрийн дотроос K1 ба K2 нь үндсэн алдагдлын хүчин зүйл болон эргүүлэг гүйдлийн алдагдал (qec), гистерезис алдагдал (qh), илүүдэл алдагдал (qex) юм.
Салхины ачаалал ба үрэлтийн алдагдал нь IM-ийн механик алдагдлын хоёр гол шалтгаан юм.Салхи ба үрэлтийн алдагдал 10,
Томъёонд n - эргэлтийн хурд, Kfb - үрэлтийн алдагдлын коэффициент, D - роторын гадна диаметр, l - роторын урт, G - роторын жин 10.
Хөдөлгүүр доторх дулаан дамжуулах үндсэн механизм нь дамжуулалт ба дотоод халаалтаар явагддаг бөгөөд энэ жишээнд ашигласан Пуассон тэгшитгэл30-аар тодорхойлогддог.
Ашиглалтын явцад тодорхой хугацааны дараа мотор тогтвортой байдалд хүрсний дараа үүссэн дулааныг гадаргуугийн дулааны урсгалыг тогтмол халаах замаар ойролцоогоор тооцоолж болно.Тиймээс хөдөлгүүрийн доторх дамжуулалтыг дотоод дулаан ялгаруулах замаар гүйцэтгэдэг гэж үзэж болно.
Сэрвээ ба хүрээлэн буй орчны агаар мандлын хоорондох дулаан дамжуулалтыг гадны хүчний нөлөөгөөр шингэн нь тодорхой чиглэлд хөдөлж байх үед албадан конвекц гэж үздэг.Конвекцийг 30-аар илэрхийлж болно:
Энд h нь дулаан дамжуулах коэффициент (Вт/м2 К), А нь гадаргуугийн талбай, ΔT нь гадаргууд перпендикуляр дулаан дамжуулах гадаргуу ба хөргөлтийн хоорондох температурын зөрүү юм.Nusselt тоо (Nu) нь хилийн перпендикуляр конвектив ба дамжуулагч дулаан дамжуулалтын харьцааны хэмжүүр бөгөөд ламинар ба турбулент урсгалын шинж чанарт үндэслэн сонгосон.Эмпирик аргын дагуу турбулент урсгалын Nusselt тоо нь ихэвчлэн Рейнольдсын тоо ба Прандтлийн тоотой холбоотой бөгөөд 30-аар илэрхийлэгддэг.
Энд h нь конвекцийн дулаан дамжуулах коэффициент (Вт/м2 К), l нь шинж чанарын урт, λ нь шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (Вт/м К), Прандтлийн тоо (Pr) нь дулаан дамжуулалтын коэффициент юм. 30-аар тодорхойлогддог дулааны тархалт (эсвэл дулааны хилийн давхаргын хурд ба харьцангуй зузаан) хүртэлх импульсийн тархалтын коэффициент:
Энд k ба cp нь шингэний дулаан дамжуулалт ба хувийн дулаан багтаамж юм.Ерөнхийдөө агаар, ус нь цахилгаан моторын хамгийн түгээмэл хөргөлтийн бодис юм.Орчны температур дахь агаар ба усны шингэний шинж чанарыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.
IM дулааны загварчлал нь дараах таамаглал дээр суурилдаг: 3 хэмжээст тогтвортой төлөв, турбулент урсгал, агаар нь хамгийн тохиромжтой хий, бага цацраг, Ньютоны шингэн, шахагдахгүй шингэн, гулсалтгүй байдал, тогтмол шинж чанарууд.Иймд шингэний муж дахь масс, импульс, энерги хадгалагдах хуулиудыг биелүүлэхийн тулд дараах тэгшитгэлийг ашиглана.
Ерөнхий тохиолдолд массын хадгалалтын тэгшитгэл нь дараах томъёогоор тодорхойлогддог шингэнтэй эсийн цэвэр массын урсгалтай тэнцүү байна.
Ньютоны хоёрдугаар хуулийн дагуу шингэн бөөмийн импульсийн өөрчлөлтийн хурд нь түүнд үйлчлэх хүчний нийлбэртэй тэнцүү байх ба импульс хадгалагдах ерөнхий тэгшитгэлийг вектор хэлбэрээр дараах байдлаар бичиж болно.
Дээрх тэгшитгэлийн ∇p, ∇∙τij, ρg нэр томъёо нь даралт, зуурамтгай чанар, хүндийн хүчийг тус тус илэрхийлнэ.Машинд хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг хөргөх орчин (агаар, ус, тос гэх мэт) нь ерөнхийдөө Ньютоных гэж тооцогддог.Энд үзүүлсэн тэгшитгэлүүд нь зөвхөн зүсэлтийн ачаалал ба зүсэлтийн чиглэлд перпендикуляр хурдны градиент (хүчдэлийн хурд) хоорондын шугаман хамаарлыг агуулна.Тогтмол зуурамтгай чанар ба тогтвортой урсгалыг харгалзан тэгшитгэлийг (12) 31 болгож өөрчилж болно.
Термодинамикийн 1-р хуулийн дагуу шингэн бөөмийн энергийн өөрчлөлтийн хурд нь шингэний бөөмийн үүсгэсэн цэвэр дулаан болон шингэний бөөмийн цэвэр хүчний нийлбэртэй тэнцүү байна.Ньютоны шахдаг наалдамхай урсгалын хувьд эрчим хүчний хэмнэлтийн тэгшитгэлийг 31 хэлбэрээр илэрхийлж болно.
Энд Cp нь тогтмол даралт дахь дулааны багтаамж бөгөөд ∇ ∙ (k∇T) нэр томъёо нь шингэний эсийн хилээр дамжих дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй холбоотой бөгөөд k нь дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг илэрхийлдэг.Механик энергийг дулаан болгон хувиргах нь \(\varnothing\) (өөрөөр хэлбэл, наалдамхай задралын функц)-аар авч үзэх ба дараах байдлаар тодорхойлогддог.
Энд \(\rho\) нь шингэний нягт, \(\mu\) шингэний зуурамтгай чанар, u, v, w нь шингэний хурдны x, y, z чиглэлийн потенциалууд юм.Энэ нэр томъёо нь механик энергийг дулааны энерги болгон хувиргах үйл явцыг тодорхойлдог бөгөөд шингэний зуурамтгай чанар маш өндөр, шингэний хурдны градиент маш их байх үед л чухал ач холбогдолтой тул үүнийг үл тоомсорлож болно.Тогтвортой урсгал, тогтмол хувийн дулаан ба дулаан дамжилтын хувьд энергийн тэгшитгэлийг дараах байдлаар өөрчилнө.
Эдгээр үндсэн тэгшитгэлийг декартын координатын систем дэх ламинар урсгалын хувьд шийддэг.Гэсэн хэдий ч бусад олон техникийн асуудлуудын нэгэн адил цахилгаан машинуудын ажиллагаа нь үндсэндээ турбулент урсгалтай холбоотой байдаг.Иймд эдгээр тэгшитгэлийг турбулентийн загварчлалд зориулсан Reynolds Navier-Stokes (RANS) дундаж аргыг бүрдүүлэхийн тулд өөрчилсөн.
Энэхүү ажилд ANSYS FLUENT 2021 программыг CFD загварчлалын холбогдох хилийн нөхцлөөр сонгосон бөгөөд жишээ нь: 100 кВт хүчин чадалтай, роторын диаметр 80.80 мм, диаметртэй асинхрон хөдөлгүүртэй. Статорын 83.56 мм (дотоод) ба 190 мм (гаднах), 1.38 мм агаарын завсар, нийт урт 234 мм, хэмжээ, хавирганы зузаан 3 мм..
Дараа нь SolidWorks-ийн агаарын хөргөлттэй хөдөлгүүрийн загварыг ANSYS Fluent руу оруулж, дуурайлган хийдэг.Түүнчлэн, хийсэн симуляцийн үнэн зөвийг баталгаажуулахын тулд олж авсан үр дүнг шалгана.Түүнчлэн, агаар, усны хөргөлттэй нэгдсэн IM-ийг SolidWorks 2017 программ хангамж ашиглан загварчилж, ANSYS Fluent 2021 программ хангамжийг ашиглан загварчилсан (Зураг 4).
Энэхүү загварын загвар, хэмжээсийг Siemens 1LA9 хөнгөн цагааны цувралаас санаа авч SolidWorks 2017 дээр загварчилсан. Загварыг симуляцийн програм хангамжийн хэрэгцээнд нийцүүлэн бага зэрэг өөрчилсөн.ANSYS Workbench 2021 ашиглан загварчлахдаа хүсээгүй хэсгүүдийг арилгах, булангийн хэсэг, ховил болон бусад зүйлсийг арилгах замаар CAD загваруудыг өөрчил.
Загварын шинэлэг зүйл бол усны хүрэм бөгөөд уртыг эхний загварын симуляцийн үр дүнгээс тодорхойлсон.ANSYS-д бэлхүүсийг ашиглахад хамгийн сайн үр дүнд хүрэхийн тулд усан хүрэмний загварчлалд зарим өөрчлөлт орсон.IM-ийн янз бүрийн хэсгүүдийг Зураг дээр үзүүлэв.5a-f.
(A).Роторын гол ба IM босоо ам.(б) IM статорын цөм.(в) IM статорын ороомог.(г) МИ-ийн гадаад хүрээ.(e) IM усны хүрэм.f) агаар ба усны хөргөлттэй IM загваруудын хослол.
Босоо тэнхлэгт суурилуулсан сэнс нь сэрвээний гадаргуу дээр 10 м/с тогтмол агаарын урсгал, 30 ° C температурыг хангадаг.Хурдны утгыг энэ өгүүлэлд дүн шинжилгээ хийсэн цусны даралтын хүчин чадлаас хамааран санамсаргүй байдлаар сонгосон бөгөөд энэ нь уран зохиолд заасан хэмжээнээс их байна.Халуун бүсэд ротор, статор, статорын ороомог, роторын торны баар орно.Статор ба роторын материал нь ган, ороомог, торны саваа нь зэс, хүрээ, хавирга нь хөнгөн цагаан юм.Эдгээр хэсгүүдэд үүссэн дулаан нь зэс ороомогоор гадны гүйдэл дамжуулах үед Жоуль халаалт, түүнчлэн соронзон орны өөрчлөлт зэрэг цахилгаан соронзон үзэгдлээс үүдэлтэй.Төрөл бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дулаан ялгаруулах хурдыг 100 кВт-ын IM-д зориулсан янз бүрийн ном зохиолоос авсан.
Агаар хөргөлттэй болон усан хөргөлттэй нэгдсэн IM-д дээр дурдсан нөхцлөөс гадна усны хантаазыг багтаасан бөгөөд үүнд дулаан дамжуулах чадвар, насосны эрчим хүчний хэрэгцээг янз бүрийн усны урсгалын хурдаар (5 л/мин, 10 л/мин) шинжилдэг. ба 15 л/мин).Энэ хавхлагыг хамгийн бага хавхлагаар сонгосон, учир нь үр дүн нь 5 л/мин-ээс доош урсгалын хувьд мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөөгүй.Нэмж дурдахад температур буурч байсан ч шахуургын хүч мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн тул 15 л / мин зарцуулалтын хурдыг хамгийн их утга болгон сонгосон.
Төрөл бүрийн IM загваруудыг ANSYS Fluent-д оруулж ирээд ANSYS Design Modeler ашиглан засварласан.Цаашилбал, хөдөлгүүрийн эргэн тойрон дахь агаарын хөдөлгөөнд дүн шинжилгээ хийх, агаар мандалд дулааныг зайлуулах ажлыг судлахын тулд МЭ-ийн эргэн тойронд 0.3 × 0.3 × 0.5 м хэмжээтэй хайрцаг хэлбэртэй яндан барьсан.Агаар болон усаар хөргөлттэй IM-д ижил төстэй шинжилгээ хийсэн.
IM загварыг CFD болон FEM тоон аргуудыг ашиглан загварчилсан.Шийдлийг олохын тулд домэйныг тодорхой тооны бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваахын тулд CFD-д торон бүтээгдсэн.Хөдөлгүүрийн эд ангиудын ерөнхий нарийн төвөгтэй геометрийн хувьд тохирох элементийн хэмжээтэй тетраэдр торыг ашигладаг.Гадаргуугийн дулаан дамжуулалтын үнэн зөв үр дүнд хүрэхийн тулд бүх интерфейсийг 10 давхаргаар дүүргэсэн.Хоёр MI загварын торны геометрийг Зураг дээр үзүүлэв.6а, б.
Эрчим хүчний тэгшитгэл нь хөдөлгүүрийн янз бүрийн хэсэгт дулаан дамжуулалтыг судлах боломжийг олгодог.Гадна гадаргуугийн эргэн тойрон дахь үймээн самууныг загварчлахын тулд стандарт хананы функц бүхий K-epsilon турбулентийн загварыг сонгосон.Загвар нь кинетик энерги (Ek) ба турбулент тархалтыг (эпсилон) харгалзан үздэг.Зэс, хөнгөн цагаан, ган, агаар, усыг стандарт шинж чанараараа тус тусын хэрэглээнд ашиглахаар сонгосон.Дулаан алдалтын хурдыг (Хүснэгт 2-ыг үзнэ үү) оролт болгон өгсөн ба зайны бүсийн өөр өөр нөхцөлийг 15, 17, 28, 32 гэж тохируулсан. Моторын хайрцаг дээрх агаарын хурдыг моторын хоёр загварт 10 м/с гэж тохируулсан. Үүнээс гадна усны хантаазны хувьд гурван өөр усны хэмжээг харгалзан үзсэн (5 л/мин, 10 л/мин ба 15 л/мин).Илүү нарийвчлалтай болгохын тулд бүх тэгшитгэлийн үлдэгдлийг 1 × 10-6-тай тэнцүүлэв.Navier Prime (NS) тэгшитгэлийг шийдэхийн тулд ЭНГИЙН (Даралтын тэгшитгэлийн хагас далд арга) алгоритмыг сонго.Гибрид эхлүүлж дууссаны дараа зураг 7-д үзүүлсэн шиг тохиргоо 500 давталт хийнэ.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 7-р сарын 24-ний өдөр