Mahalo no kou kipa ʻana iā Nature.com.Ke hoʻohana nei ʻoe i kahi polokalamu kele pūnaewele me ke kākoʻo CSS palena ʻole.No ka ʻike maikaʻi loa, manaʻo mākou e hoʻohana i kahi polokalamu kele pūnaewele hou (a i ʻole e hoʻopau i ke ʻano Compatibility Mode ma Internet Explorer).I kēia manawa, e hōʻoia i ke kākoʻo mau ʻana, ke hōʻike nei mākou i ka pūnaewele me ka ʻole o nā styles a me JavaScript.
Ma muli o ke kumukūʻai hana a me ka lōʻihi o ka ʻenekini, he mea koʻikoʻi ka hoʻolālā hoʻokele thermal engine kūpono.Ua hoʻomohala kēia ʻatikala i kahi hoʻolālā hoʻokele wela no nā kaʻa induction e hāʻawi i ka lōʻihi maikaʻi a hoʻomaikaʻi i ka pono.Eia kekahi, ua hana ʻia kahi loiloi nui o nā palapala e pili ana i nā ʻano hoʻoheheʻe engine.ʻO ka hopena nui, hāʻawi ʻia kahi helu wela o kahi kaʻa asynchronous asynchronous ea kiʻekiʻe, e noʻonoʻo ana i ka pilikia kaulana o ka hāʻawi ʻana i ka wela.Eia hou, ke hāpai nei kēia haʻawina i kahi ala hoʻohui me ʻelua a ʻoi aʻe paha nā hoʻolālā hoʻomaha no ka hoʻokō ʻana i nā pono o kēia manawa.ʻO kahi noiʻi helu o kahi ʻano hoʻohālike o ka ʻenekini asynchronous 100 kW air-cooled a me kahi hoʻolālā hoʻokele wela i hoʻomaikaʻi ʻia o ka mīkini hoʻokahi, kahi i loaʻa ai ka piʻi nui ʻana o ka pono kaʻa ma o ka hui ʻana o ka ea a me kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe wai i hoʻohui ʻia. hāpai i waho.Ua aʻo ʻia kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe ʻia i ka ea a me ka wai me ka hoʻohana ʻana i nā mana SolidWorks 2017 a me ANSYS Fluent 2021.ʻEkolu mau kahe wai ʻokoʻa (5 L/min, 10 L/min, a me 15 L/min) i kālailai ʻia e kūʻē i nā ʻenekini hoʻoluʻu hoʻoluʻu maʻamau a hōʻoia ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā kumuwaiwai i paʻi ʻia.Hōʻike ka hōʻike ʻana no nā kahe kahe like ʻole (5 L / min, 10 L / min a me 15 L / min i kēlā me kēia) ua loaʻa iā mākou nā hoʻohaʻahaʻa wela kūpono o 2.94%, 4.79% a me 7.69%.No laila, hōʻike nā hopena i hiki i ka mīkini hoʻokomo i hoʻokomo ʻia ke hoʻemi pono i ka mahana i hoʻohālikelike ʻia i ka mīkini hoʻoheheʻe ʻana i ka ea.
ʻO ke kaʻa uila kekahi o nā mea nui o ka ʻepekema ʻenekinia hou.Hoʻohana ʻia nā kaʻa uila i nā mea āpau mai nā mea pono hale a i nā kaʻa, me nā ʻoihana automotive a me nā ʻoihana aerospace.I nā makahiki i hala iho nei, ua hoʻonui ʻia ka kaulana o nā motika induction (AM) ma muli o ko lākou kiʻekiʻe kiʻekiʻe hoʻomaka torque, ka mana wikiwiki maikaʻi a me ka mana overload haʻahaʻa (Fig. 1).ʻAʻole ʻo nā ʻōpuʻu induction wale nō e hoʻomālamalama i kāu mau ʻōpuʻu kukui, hoʻohana lākou i ka hapa nui o nā hāmeʻa i kou home, mai kāu pulupulu niho a i kāu Tesla.Hoʻokumu ʻia ka ikehu mīkini i IM e ka hoʻopili ʻana o ke kahua magnetic o ka stator a me nā wili rotor.Eia hou, he koho kūpono ʻo IM ma muli o ka hāʻawi palena ʻole o nā metala honua.Eia nō naʻe, ʻo ka hemahema nui o ADs ʻo ko lākou ola a me ka maikaʻi e paʻakikī loa i ka mahana.Hoʻopau nā ʻenekini induction ma kahi o 40% o ka uila o ka honua, e alakaʻi iā mākou e noʻonoʻo he mea koʻikoʻi ka mālama ʻana i ka mana o kēia mau mīkini.
Wahi a ka Arrhenius equation, no kēlā me kēia piʻi ʻana o 10°C i ka mahana hana, ua hoʻemi ʻia ke ola o ka ʻenekini holoʻokoʻa.No laila, e hōʻoia i ka hilinaʻi a hoʻonui i ka huahana o ka mīkini, pono e hoʻolohe i ka mana wela o ke kahe koko.I ka wā ma mua, ua mālama ʻole ʻia ka nānā ʻana i ka wela a ua noʻonoʻo nā mea hoʻolālā kaʻa i ka pilikia ma ka ʻaoʻao wale nō, ma muli o ka ʻike hoʻolālā a i ʻole nā mea hoʻololi ʻē aʻe e like me ka wili ʻana i kēia manawa, a me nā mea ʻē aʻe. nā kūlana hoʻomehana hihia, e hoʻonui ai i ka nui o ka mīkini a no laila ke hoʻonui ʻia ke kumukūʻai.
ʻElua ʻano o ka hoʻopili wela: lumped circuit analysis a me nā ʻano helu.ʻO ka pōmaikaʻi nui o nā ʻano analytical ka hiki ke hana i nā helu wikiwiki a pololei.Eia naʻe, pono e hoʻoikaika nui e wehewehe i nā kaapuni me ka pololei kūpono e hoʻohālike i nā ala wela.Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ua hoʻokaʻawale ʻia nā ʻano helu i ka computational fluid dynamics (CFD) a me ka structural thermal analysis (STA), ʻelua e hoʻohana ana i ka hoʻopaʻa ʻana o ka element finite element (FEA).ʻO ka pōmaikaʻi o ka helu helu ʻana ʻo ia ka mea e hiki ai iā ʻoe ke hoʻohālike i ka geometry o ka hāmeʻa.Eia naʻe, paʻakikī ka hoʻonohonoho ʻana a me ka helu ʻana i kekahi manawa.ʻO nā ʻatikala ʻepekema i kūkākūkā ʻia ma lalo nei nā hiʻohiʻona i koho ʻia o ka nānā ʻana i ka wela a me ka electromagnetic o nā ʻenekini induction hou.Ua paipai kēia mau ʻatikala i nā mea kākau e aʻo i nā ʻano mea wela i nā kaʻa asynchronous a me nā ʻano no ka hoʻomaha ʻana.
Ua komo ʻo Pil-Wan Han1 i ka nānā ʻana i ka wela a me ka electromagnetic o MI.Hoʻohana ʻia ke ʻano loiloi kaapuni lumped no ka nānā ʻana i ka wela, a hoʻohana ʻia ke ʻano hana hoʻohālikelike magnetic finite element no ka nānā electromagnetic.I mea e hoʻolako pono ai i ka pale ʻana i ka wela wela i kekahi noi ʻoihana, pono e hoʻohālikelike pono ʻia ka mahana o ka wili stator.Manaʻo ʻo Ahmed et al.2 i kahi kumu hoʻohālike kiʻekiʻe e pili ana i ka wela wela a me ka thermodynamic.ʻO ka hoʻomohala ʻana i nā ʻano hana hoʻohālike wela no nā kumu pale wela o ka ʻoihana e pōmaikaʻi mai nā hopena analytical a me ka noʻonoʻo ʻana i nā ʻāpana wela.
Ua hoʻohana ʻo Nair et al.3 i ka hoʻopili hui ʻana o kahi 39 kW IM a me kahi 3D numerical thermal analysis e wānana i ka hāʻawi ʻana i ka wela ma kahi mīkini uila.Ua kālailai ʻo Ying et al.4 i nā IM i hoʻopili piha ʻia i ka fan-cooled (TEFC) me ka manaʻo wela 3D.Moon et al.Ua aʻo ʻo 5 i nā waiwai kahe wela o IM TEFC me CFD.Ua hāʻawi ʻia ke ʻano hoʻololi kaʻa LPTN e Todd et al.6.Hoʻohana ʻia ka ʻikepili wela hoʻokolohua me nā wela helu i loaʻa mai ke kumu hoʻohālike LPTN i manaʻo ʻia.Ua hoʻohana ʻo Peter et al.7 i ka CFD no ke aʻo ʻana i ke kahe o ka ea e pili ana i ke ʻano wela o nā kaʻa uila.
Hoʻolālā ʻo Cabral et al8 i kahi hoʻohālike wela IM maʻalahi kahi i loaʻa ai ka mahana o ka mīkini ma o ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohālikelike wela puʻupuʻu.Ua aʻo ʻo Nategh et al.9 i kahi ʻōnaehana kaʻa kaʻa ponoʻī e hoʻohana ana i ka CFD e hoʻāʻo ai i ka pololei o nā ʻāpana i hoʻopaʻa ʻia.No laila, hiki ke hoʻohana ʻia nā haʻawina helu a me nā hoʻokolohua e hoʻohālikelike i ka loiloi wela o nā motika induction, ʻike i ka fig.2.
Ua hoʻolālā ʻo Yinye et al.10 i kahi hoʻolālā e hoʻomaikaʻi ai i ka hoʻokele wela ma o ka hoʻohana ʻana i nā mea wela maʻamau o nā mea maʻamau a me nā kumu maʻamau o ka nalowale ʻana o ka ʻāpana mīkini.Ua hōʻike ʻo Marco et al.11 i nā pae hoʻohālike no ka hoʻolālā ʻana i nā ʻōnaehana hoʻoluʻu a me nā lole wai no nā ʻāpana mīkini e hoʻohana ana i nā hiʻohiʻona CFD a me LPTN.Hāʻawi ʻo Yaohui et al.12 i nā alakaʻi like ʻole no ke koho ʻana i kahi ala hoʻomaha kūpono a me ka loiloi ʻana i ka hana ma mua o ke kaʻina hana.Manaʻo ʻo Nell et al.13 e hoʻohana i nā hiʻohiʻona no ka hoʻohui ʻana i ka electromagnetic-thermal simulation no ka laulā o nā waiwai, ka pae kikoʻī a me ka mana helu no kahi pilikia multiphysics.Ua aʻo ʻo Jean et al.14 lāua ʻo Kim et al.15 i ka puʻunaue wela o kahi kaʻa hoʻoluʻu hoʻoluʻu ea me ka hoʻohana ʻana i kahi kahua FEM hui 3D.E helu i ka ʻikepili i hoʻokomo ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka nānā ʻana o ka māla 3D eddy e ʻike i nā poho Joule a hoʻohana iā lākou no ka nānā ʻana i ka wela.
Ua hoʻohālikelike ʻo Michel et al.16 i nā mea hoʻoheheʻe centrifugal maʻamau me nā pā axial o nā hoʻolālā like ʻole ma o nā hoʻohālikelike a me nā hoʻokolohua.Ua loaʻa i kekahi o kēia mau hoʻolālā nā hoʻomaikaʻi liʻiliʻi akā koʻikoʻi i ka hoʻoikaika ʻana o ka ʻenekini me ka mālama ʻana i ka mahana hana like.
Ua hoʻohana ʻo Lu et al.17 i ke ʻano kaʻapuni magnetic like i hui pū ʻia me ke kumu hoʻohālike Boglietti e hoʻohālikelike i nā poho hao ma ke kumu o kahi kaʻa induction.Manaʻo nā mea kākau ʻo ka hāʻawi like ʻana o ka puʻupuʻu magnetic i kēlā me kēia ʻāpana keʻa i loko o ka mīkini spindle.Ua hoʻohālikelike lākou i kā lākou ʻano hana me nā hopena o ka hoʻāʻo ʻana i nā mea hoʻohālikelike.Hiki ke hoʻohana ʻia kēia ʻano no ka nānā ʻana i ka MI, akā ua kaupalena ʻia kona pololei.
Hōʻike ʻo 18 i nā ʻano hana like ʻole no ka nānā ʻana i ke kahua electromagnetic o nā motika induction linear.Ma waena o lākou, ua wehewehe ʻia nā ʻano no ka helu ʻana i ka nalowale o ka mana i nā kaila reactive a me nā ala no ka wānana i ka piʻi ʻana o ka wela o nā mīkini induction linear.Hiki ke hoʻohana ʻia kēia mau ʻano e hoʻomaikaʻi i ka hoʻololi ʻana o ka ikehu o nā motika induction linear.
ʻO Zabdur et al.Ua noiʻi ʻo 19 i ka hana ʻana o nā lole hoʻoluʻu me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano helu helu ʻekolu.Hoʻohana ka ʻaʻahu hoʻoluʻu i ka wai ma ke ʻano he kumu nui o ka mea hoʻomaʻamaʻa no ka IM ʻekolu-phase, he mea nui ia no ka mana a me nā mahana kiʻekiʻe e pono ai no ka pumping.Rippel et al.20 i kahi ala hou i nā ʻōnaehana hoʻoluʻu wai i kapa ʻia ʻo transverse laminated cooling, kahi e kahe ai ka refrigerant ma o nā ʻāpana haiki i hana ʻia e nā lua o kēlā me kēia lamination magnetic.ʻO Deriszade et al.Ua noiʻi hoʻokolohua ʻo 21 i ka hoʻoluʻu ʻana o nā kaʻa kaʻa i ka ʻoihana kaʻa me ka hoʻohana ʻana i ka hui ʻana o ka ethylene glycol a me ka wai.E loiloi i ka hana o nā hui like ʻole me ka CFD a me ka 3D turbulent fluid analysis.Ua hōʻike ʻia kahi haʻawina hoʻohālikelike a Boopathi et al.22 he ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka pae wela no nā mīkini hoʻoluʻu wai (17-124 ° C) ma mua o nā ʻenekini hoʻoluʻu ea (104-250 ° C).Hoʻemi ʻia ka mahana kiʻekiʻe loa o ka mīkini hoʻoheheʻe wai alumini e 50.4%, a ua hoʻemi ʻia ka mahana kiʻekiʻe o ka mīkini hoʻoluʻu wai PA6GF30 e 48.4%.Ua loiloi ʻo Bezukov et al.23 i ka hopena o ka hoʻokumu ʻana i ka unahi ma ka conductivity thermal o ka paia engine me kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe wai.Ua hōʻike ʻia nā haʻawina he 1.5 mm mānoanoa oxide kiʻi ʻoniʻoni e hōʻemi i ka hoʻoili wela ma 30%, hoʻonui i ka hoʻohana ʻana i ka wahie a hoʻemi i ka mana mīkini.
Ua alakaʻi ʻo Tanguy et al.24 i nā hoʻokolohua me nā kahe kahe like ʻole, ka mahana o ka aila, ka wikiwiki o ka hoʻololi ʻana a me nā ʻano injection no nā kaʻa uila e hoʻohana ana i ka ʻaila lubricating ma ke ʻano he mea hoʻomaha.Ua hoʻokumu ʻia kahi pilina paʻa ma waena o ka kahe kahe a me ka maikaʻi o ka hoʻoilo.Manaʻo ʻo Ha et al.25 e hoʻohana i nā nozzles drip ma ke ʻano he nozzles e puʻunaue like i ka ʻaila kiʻiʻoniʻoni a hoʻonui i ka maikaʻi o ka hoʻoilo ʻana o ka ʻenekini.
Ua kālailai ʻo Nandi et al.26 i ka hopena o nā paipu wela pālahalaha L ma ka hana ʻenekini a me ka hoʻokele wela.Hoʻokomo ʻia ka ʻāpana evaporator paipu wela i loko o ka pahu kaʻa a kanu ʻia paha i loko o ka pahu kaʻa, a hoʻokomo ʻia ka ʻāpana condenser a hoʻomaha ʻia e ka hoʻoheheʻe ʻana i ka wai a i ʻole ka ea.ʻO Bellettre et al.Ua aʻo ʻo 27 i kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe wai paʻa PCM no kahi stator kaʻa transient.Hoʻopili ka PCM i nā poʻo wili, hoʻohaʻahaʻa i ka wela wela ma ka mālama ʻana i ka ikehu wela latent.
No laila, loiloi ʻia ka hana kaʻa a me ka mahana me ka hoʻohana ʻana i nā hoʻolālā hoʻomaha like ʻole, e ʻike i ka fig.3. Hoʻolālā ʻia kēia mau kaapuni hoʻomaha no ka mālama ʻana i ka mahana o nā wili, nā papa, nā poʻo wili, nā magnet, ke kupapaʻu a me nā papa hope.
ʻIke ʻia nā ʻōnaehana hoʻoheheʻe wai no kā lākou hoʻoili wela maikaʻi.Eia nō naʻe, ʻo ka puhi ʻana i ka mea hoʻoluʻu a puni ka ʻenekini e hoʻopau i ka ikehu nui, kahi e hōʻemi ai i ka mana o ka mīkini.ʻO nā ʻōnaehana hoʻoluʻu ea, ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, he ala i hoʻohana nui ʻia ma muli o ko lākou kumukūʻai haʻahaʻa a me ka maʻalahi o ka hoʻonui.Eia naʻe, ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o nā ʻōnaehana hoʻoheheʻe wai.Pono kahi ala hoʻohui e hiki ke hoʻohui i ka hana hoʻoili wela kiʻekiʻe o kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe wai me ke kumu kūʻai haʻahaʻa o kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe ea me ka ʻole o ka hoʻohana ʻana i ka ikehu hou.
Hoʻopaʻa a hoʻopaʻa ʻia kēia ʻatikala i nā poho wela ma AD.ʻO ke ʻano o kēia pilikia, a me ka hoʻomehana a me ka hoʻoluʻu ʻana o nā kaʻa induction, ua wehewehe ʻia ma ka Heat Loss in Induction Motors pauku ma o Cooling Strategies.Hoʻololi ʻia ka lilo ʻana o ka wela o ke kumu o kahi kaʻa induction i ka wela.No laila, kūkākūkā kēia ʻatikala i ke ʻano o ka hoʻololi ʻana i ka wela i loko o ka ʻenekini ma ka conduction a me ka convection ikaika.Hōʻike ʻia ka hoʻohālike wela o IM me ka hoʻohana ʻana i nā hoʻohālikelike hoʻomau, Navier-Stokes/momentum equations a me nā hoʻohālikelike ikehu.Ua hana nā mea noiʻi i nā haʻawina wela a me nā helu helu o IM e hoʻohālikelike i ka mahana o nā wili stator no ke kumu hoʻokahi o ka hoʻomalu ʻana i ke ʻano wela o ka kaʻa uila.Ke nānā nei kēia ʻatikala i ka nānā ʻana wela o nā IM hoʻoluʻu ea a me ka nānā ʻana wela o nā IM i hoʻohui ʻia i ka ea a me ka wai hoʻoluʻu wai e hoʻohana ana i ka hoʻohālike CAD a me ANSYS Fluent simulation.A ʻo nā pōmaikaʻi wela o ka hoʻohālike i hoʻohui ʻia i hoʻomaikaʻi ʻia o nā ʻōnaehana hoʻoluʻu ea a me ka wai-hoʻoluʻu e nānā hohonu ʻia.E like me ka mea i ʻōlelo ʻia ma luna nei, ʻo nā palapala i helu ʻia ma aneʻi ʻaʻole ia he hōʻuluʻulu o ke ʻano o ke ʻano o ke ʻano o ka thermal phenomena a me ka hoʻoluʻu ʻana o nā kaʻa induction, akā hōʻike lākou i nā pilikia he nui e pono e hoʻoponopono ʻia i mea e hōʻoia ai i ka hana pono o nā kaʻa induction. .
Hoʻokaʻawale pinepine ʻia ka lilo ʻana o ka wela i ke keleawe keleawe, ka poho hao a me ka poho friction/mechanical.
ʻO nā poho keleawe ka hopena o ka hoʻomehana ʻana o Joule ma muli o ka resistivity o ka conductor a hiki ke helu ʻia e like me 10.28:
ʻo q̇g ka wela i hana ʻia, ʻo I a me Ve ke au i kapa ʻia a me ka voltage, kēlā me kēia, a ʻo Re ke kūpaʻa keleawe.
ʻO ka poho hao, ʻike ʻia hoʻi he nalo parasitic, ʻo ia ka lua o ke ʻano nui o ka poho e hoʻoiho ai i ka hysteresis a me nā poho eddy i kēia manawa ma AM, ka mea nui i kumu ʻia e ke kahua magnetic hoʻololi manawa.Hoʻohālikelike ʻia lākou e ka hoʻohālikelike Steinmetz lōʻihi, nona nā coefficients hiki ke noʻonoʻo ʻia he mau a loli paha ma muli o nā kūlana hana10,28,29.
ma kahi o Khn ke kumu poho hysteresis i loaa mai ke kii poho kumu, o Ken ke kumu poho o keia manawa, N ka huahelu harmonic, Bn a me f ka peak flux density a me ke alapine o ka excitation non-sinusoidal, pakahi.Hiki ke ma'alahi ka hoohalike i luna e like me keia 10,29:
Ma waena o lākou, ʻo K1 a me K2 ke kumu pohō nui a me ka nalowale o kēia manawa eddy (qec), hysteresis loss (qh), a me ke pohō nui (qex), kēlā me kēia.
ʻO ke kaumaha o ka makani a me nā poho friction nā kumu nui ʻelua o nā poho mechanical ma IM.He 10 ka poho o ka makani a me
Ma ke kumu hoohalike, n o ka holo kaapuni, Kfb ka heluna o na poho o ke ku'i, D ke anawaena o waho o ka rotor, l ka loa o ka rotor, G ke kaumaha o ka rotor 10.
ʻO ka hana mua no ka hoʻololi ʻana i ka wela i loko o ka ʻenekini ma o ka conduction a me ka hoʻomehana kūloko, e like me ka mea i hoʻoholo ʻia e ka Poisson equation30 i pili i kēia laʻana:
I ka wā o ka hana, ma hope o kekahi manawa i ka wā e hiki ai ke kaʻa i ke kūlana paʻa, hiki ke hoʻohālikelike ʻia ka wela i hana ʻia e ka hoʻomehana mau ʻana o ka wela wela o ka ʻili.No laila, hiki ke manaʻo ʻia ua lawe ʻia ka conduction i loko o ka mīkini me ka hoʻokuʻu ʻana i ka wela o loko.
ʻO ka hoʻoili wela ma waena o nā fins a me ka lewa a puni e manaʻo ʻia he convection ikaika, ke koi ʻia ka wai e neʻe i kekahi ʻaoʻao e ka ikaika o waho.Hiki ke hōʻike ʻia ka convection ma ke ʻano he 30:
ʻo ka h ka helu hoʻoili wela (W/m2 K), ʻo A ka ʻilikai, a ʻo ΔT ka ʻokoʻa wela ma waena o ka ʻili hoʻoili wela a me ka pahu hau e kū pono ana i ka ʻili.ʻO ka helu Nusselt (Nu) he ana ia o ka lakene o ka hoʻoili wela convective a me ka hoʻoili wela e kū pono ana i ka palena a koho ʻia ma muli o nā hiʻohiʻona o ka laminar a me ke kahe turbulent.E like me ke ʻano empirical, pili pinepine ʻia ka helu Nusselt o ka kahe turbulent me ka helu Reynolds a me ka helu Prandtl, i hōʻike ʻia he 30:
ma kahi o ka h ka huina hoololi wela convective (W/m2 K), l ka loihi ano, λ ka wela o ka wai (W/m K), a o ka helu Prandtl (Pr) he ana o ka ratio o ka huina hoonui manawa i ka diffusivity wela (a i ole ka wikiwiki a me ka manoanoa pili o ka papa palena wela), i hoakakaia he 30:
ma kahi o k a me cp ka hana wela a me ka hikiwawe wela o ka wai.Ma keʻano laulā, ʻo ka ea a me ka wai ka mea hoʻoluʻu maʻamau no nā kaʻa uila.Hōʻike ʻia nā waiwai wai o ka ea a me ka wai ma ka wela o ka ʻili ma ka Papa 1.
Hoʻokumu ʻia ka hoʻohālike wela IM ma luna o kēia mau manaʻo: 3D kūlana kūpaʻa, kahe ʻino, ʻo ka ea he kinoea kūpono, negligible radiation, Newtonian fluid, incompressible fluid, no-slip condition, a me nā waiwai mau.No laila, hoʻohana ʻia nā haʻilike ma lalo nei no ka hoʻokō ʻana i nā kānāwai o ka mālama ʻana i ka nuipa, ka manawa, a me ka ikehu ma ka ʻāpana wai.
Ma ka hihia maʻamau, ua like ka hoʻohālikelike mālama nui me ka kahe ʻana o ka ʻupena i loko o ke kelepona me ka wai, i hoʻoholo ʻia e ke kumu:
Wahi a ke kānāwai ʻelua o Newton, ua like ka nui o ka hoʻololi ʻana o ka manawa o kahi ʻāpana wai me ka huina o nā ikaika e hana ana ma luna o ia mea, a hiki ke kākau ʻia ka hoʻohālikelike hoʻomalu manawa nui ma ke ʻano vector penei:
ʻO nā huaʻōlelo ∇p, ∇∙τij, a me ρg ma ka hoohalike i luna e hōʻike ana i ke kaomi, viscosity, a me ka umekaumaha.Hoʻohana ʻia nā mea hoʻoluʻu (ea, wai, ʻaila, a me nā mea ʻē aʻe) i hoʻohana ʻia e like me nā mea hoʻoluʻu i nā mīkini i manaʻo ʻia he Newtonian.ʻO nā hoʻohālikelike i hōʻike ʻia ma ʻaneʻi he pilina laina ma waena o ke koʻikoʻi ʻoki a me ka gradient velocity (strain rate) perpendicular to the shear direction.Ke noʻonoʻo nei i ka viscosity mau a me ke kahe mau, hiki ke hoʻololi ʻia ka hoohalike (12) i 31:
Wahi a ke kānāwai mua o ka thermodynamics, ua like ka nui o ka hoʻololi ʻana i ka ikehu o kahi ʻāpana wai me ka huina o ka wela upena i hana ʻia e ka ʻāpana wai a me ka mana upena i hana ʻia e ka ʻāpana wai.No ke kahe ʻana o Newtonian compressible viscous, hiki ke hōʻike ʻia ka hoohalike mālama ʻana i ka ikehu e like me 31:
ma kahi o Cp ka mana wela ma ke kaomi mau, a ua pili ka huaolelo ∇ ∙ (k∇T) i ka hookui wela ma o ka palena o ke kinikini wai, kahi k e hoike ana i ka hoohehee wela.ʻO ka hoʻololi ʻana o ka ikehu mechanical i ka wela e noʻonoʻo ʻia ma ke ʻano o \(\varnothing\) (ʻo ia hoʻi, ka hana hoʻoheheʻe viscous) a ua wehewehe ʻia ʻo ia:
Ma kahi o \(\rho\) ka mānoanoa o ka wai, \(\mu\) ka viscosity o ka wai, u, v a me w ka hiki o ka kuhikuhi x, y, z o ka velocity wai, pakahi.Hōʻike kēia huaʻōlelo i ka hoʻololi ʻana o ka ikehu mechanical i ka ikehu wela a hiki ke nānā ʻole ʻia no ka mea he mea nui wale ia ke kiʻekiʻe loa ka viscosity o ka wai a nui loa ka gradient velocity o ka wai.I ka hihia o ke kahe mau, ka wela kiko'ī mau a me ka conductivity wela, ua hoʻololi ʻia ka hoʻohālikelike ikehu penei:
Hoʻoholo ʻia kēia mau hoʻohālikelike kumu no ke kahe laminar ma ka ʻōnaehana hoʻonohonoho Cartesian.Eia nō naʻe, e like me nā pilikia ʻenehana ʻē aʻe, pili nui ka hana ʻana o nā mīkini uila me nā kahe ʻino.No laila, ua hoʻololi ʻia kēia mau hoohalike i mea e hana ai i ke ʻano averaging ʻo Reynolds Navier-Stokes (RANS) no ka hoʻohālike ʻana i ka haunaele.
Ma kēia hana, ua koho ʻia ka papahana ANSYS FLUENT 2021 no ka hoʻohālike CFD me nā kūlana palena pili, e like me ke kumu hoʻohālike i manaʻo ʻia: kahi ʻenekini asynchronous me ka hoʻoluʻu ea me ka mana o 100 kW, ke anawaena o ka rotor 80.80 mm, ke anawaena. o ka stator 83.56 mm (loko) a me 190 mm (waho), he ea āpau o 1.38 mm, ka huina o 234 mm, ka nui , ka mānoanoa o nā iwi ʻaoʻao 3 mm..
Hoʻokomo ʻia ke kumu hoʻohālike ʻenekini hoʻoluʻu ea SolidWorks i ANSYS Fluent a hoʻohālikelike ʻia.Eia kekahi, nānā ʻia nā hopena i loaʻa e hōʻoia i ka pololei o ka simulation i hana ʻia.Eia hou, ua hoʻohālikelike ʻia kahi IM i hoʻohuihui ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka polokalamu SolidWorks 2017 a hoʻohālikelike ʻia me ka polokalamu ANSYS Fluent 2021 (Figure 4).
Hoʻokumuʻia ka hoʻolālā a me nā ana o kēia kŘkohu e ka Siemens 1LA9 aluminum series a hoʻohālikeʻia i SolidWorks 2017. Ua hoʻololi ikiʻia ke kŘkohu e kūpono i nā pono o ka polokalamu simulation.Hoʻololi i nā hiʻohiʻona CAD ma o ka wehe ʻana i nā ʻāpana makemake ʻole, ka wehe ʻana i nā kīʻaha, chamfers, a me nā mea hou aʻe ke hoʻohālike me ANSYS Workbench 2021.
ʻO kahi hoʻolālā hoʻolālā ke kapa wai, ʻo ka lōʻihi o ia mea i hoʻoholo ʻia mai nā hopena simulation o ke kumu hoʻohālike mua.Ua hoʻololi ʻia kekahi mau hoʻololi i ka simulation ʻaʻahu wai no ka loaʻa ʻana o nā hopena maikaʻi loa i ka hoʻohana ʻana i ka pūhaka ma ANSYS.Hōʻike ʻia nā ʻāpana like ʻole o ka IM ma ka fig.5a–f.
(A).Rotor core a me IM shaft.(b) IM stator core.(c) IM stator wili.(d) Kiʻi waho o ka MI.(e) ʻaʻahu wai IM.f) hui pū ʻana o nā hiʻohiʻona IM i hoʻoluʻu ʻia e ka ea a me ka wai.
Hāʻawi ka peʻahi i kau ʻia i ka shaft i ka kahe mau o ka ea o 10 m/s a me kahi mahana o 30 °C ma ka ʻili o nā ʻili.Ua koho ʻia ka waiwai o ka pākēneka ma muli o ka hiki o ke kahe koko i kālai ʻia ma kēia ʻatikala, ʻoi aku ka nui ma mua o ka mea i hōʻike ʻia ma ka palapala.Aia ka wahi wela i ka rotor, stator, stator windings a me nā pahu pahu rotor.ʻO nā mea o ka stator a me ka rotor he kila, ʻo nā wili a me nā koʻokoʻo hale he keleawe, ʻo ke kumu a me nā iwi ʻaoʻao he alumini.ʻO ka wela i hana ʻia ma kēia mau wahi ma muli o nā hanana electromagnetic, e like me ka hoʻomehana ʻana o Joule i ka wā e hele ai kahi ʻano o waho ma o ka coil coil, a me nā hoʻololi i ke kahua magnetic.Ua lawe ʻia nā helu hoʻokuʻu wela o nā ʻāpana like ʻole mai nā palapala like ʻole i loaʻa no kahi 100 kW IM.
ʻO nā IM i hoʻohuihui ʻia i ka ea a me ka wai hoʻoluʻu wai, ma waho aʻe o nā kūlana i luna, ua hoʻokomo pū ʻia me kahi kapa wai, kahi i nānā ʻia ai nā mana hoʻololi wela a me nā koi mana o ka paila no nā kahe kahe wai (5 l/min, 10 l/min. a me 15 l / min).Ua koho ʻia kēia valve ma ke ʻano he valve haʻahaʻa loa, ʻoiai ʻaʻole i loli nui nā hopena no nā kahe ma lalo o 5 L/min.Eia kekahi, ua koho ʻia kahi kahe kahe o 15 L / min ma ke ʻano he nui loa, no ka mea, ua hoʻonui nui ʻia ka mana pumping me ka hoʻomau ʻana o ka hāʻule ʻana o ka mahana.
Ua lawe ʻia nā hiʻohiʻona IM like ʻole i ANSYS Fluent a hoʻoponopono hou ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka ANSYS Design Modeler.Eia kekahi, ua kūkulu ʻia kahi pahu pahu me nā ana o 0.3 × 0.3 × 0.5 m a puni ka AD no ka nānā ʻana i ka neʻe ʻana o ka ea a puni ka ʻenekini a noʻonoʻo i ka wehe ʻana o ka wela i ka lewa.Hana ʻia nā loiloi like no nā IM i hoʻohui ʻia i ka ea a me ka wai.
Hoʻohālike ʻia ka hiʻohiʻona IM me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano helu CFD a me FEM.Hoʻokumu ʻia nā Meshes ma CFD e hoʻokaʻawale i kahi kikowaena i kekahi helu o nā ʻāpana i mea e loaʻa ai kahi hopena.Hoʻohana ʻia nā mesh Tetrahedral me nā ʻāpana kūpono no ka geometry paʻakikī o nā ʻāpana ʻenekini.Ua hoʻopiha ʻia nā ʻaoʻao āpau me 10 mau papa no ka loaʻa ʻana o nā hopena hoʻololi wela o ka ʻili.Hōʻike ʻia ka geometry grid o ʻelua mau hiʻohiʻona MI ma Fig.6a, b.
Hiki iā ʻoe ke aʻo i ka hoʻoili wela ma nā wahi like ʻole o ka ʻenekini.Ua koho ʻia ke kumu hoʻohālike K-epsilon turbulence me nā hana pā maʻamau e hoʻohālike i ka haunaele a puni ka ʻili o waho.Noʻonoʻo ke kumu hoʻohālike i ka ikehu kinetic (Ek) a me ka dissipation turbulent (epsilon).Ua koho ʻia ke keleawe, ka alumini, ke kila, ka ea a me ka wai no kā lākou mau waiwai maʻamau no ka hoʻohana ʻana i kā lākou mau noi.Hāʻawi ʻia nā helu hoʻoheheʻe wela (e nānā i ka Papa 2) ma ke ʻano he hoʻokomo, a ua hoʻonohonoho ʻia nā kūlana ʻāpana pākaukau like ʻole i 15, 17, 28, 32. Ua hoʻonohonoho ʻia ka wikiwiki o ka ea ma luna o ka pahu kaʻa i 10 m/s no nā ʻano kaʻa ʻelua, a ma Eia hou, ua laweʻiaʻekolu mau wai likeʻole no kaʻaʻahu wai (5 l / min, 10 l / min a me 15 l / min).No ka ʻoi aku ka pololei, ua hoʻonohonoho ʻia nā koena no nā hoohalike a pau me 1 × 10–6.E koho i ka algorithm SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Equations) e hoʻoponopono i nā hoohalike Navier Prime (NS).Ma hope o ka pau ʻana o ka hoʻomaka ʻana o ka hybrid, e holo ka hoʻonohonoho ʻana i 500 iterations, e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 7.
Ka manawa hoʻouna: Iulai-24-2023