電機(jī)尺度范圍內(nèi)的泰勒渦流演變及換熱特性研究.pdf

1、電機(jī)冷卻技術(shù)在電機(jī)設(shè)計(jì)中變得越來(lái)越重要。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用下會(huì)使氣隙內(nèi)部產(chǎn)生泰勒渦流，這種渦旋流動(dòng)直接影響電機(jī)內(nèi)部的熱量傳遞的效果，從而影響了電機(jī)各部件的溫升，因而對(duì)電機(jī)內(nèi)的泰勒渦流及其換熱特性進(jìn)行研究是非常必要的。
　　本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)理論，利用有限體積法，研究電機(jī)氣隙內(nèi)的泰勒渦流以及定、轉(zhuǎn)子側(cè)壁面的換熱特性。研究過(guò)程遵循由易到難的思路，首先對(duì)最基本的電機(jī)氣隙簡(jiǎn)化模型—經(jīng)典的同軸套管環(huán)形氣隙內(nèi)的泰勒渦流

2、進(jìn)行數(shù)值模擬，并與前人的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證；然后根據(jù)小型電機(jī)內(nèi)存在的兩種冷卻方式—軸向通風(fēng)冷卻系統(tǒng)和徑向通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，分別建立相應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子氣隙模型，研究軸向通風(fēng)冷卻時(shí)凹槽結(jié)構(gòu)對(duì)氣隙內(nèi)的泰勒渦流和換熱特性的影響、以及較大型電機(jī)中徑向通風(fēng)冷卻時(shí)定、轉(zhuǎn)子側(cè)射流對(duì)氣隙內(nèi)泰勒渦流和換熱特性的影響；最后，以一臺(tái)搭建的電機(jī)旋轉(zhuǎn)流實(shí)驗(yàn)裝置為研究對(duì)象，考慮在軸向流動(dòng)、轉(zhuǎn)子壁面的旋轉(zhuǎn)作用、定、轉(zhuǎn)子側(cè)的射流以及反向流動(dòng)等多重因素下，分析實(shí)驗(yàn)裝置

3、內(nèi)的泰勒渦流與定、轉(zhuǎn)子側(cè)壁面的換熱特征，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：在多風(fēng)路通風(fēng)系統(tǒng)中，反向流動(dòng)與軸向流動(dòng)方向相反時(shí)會(huì)抑制氣隙內(nèi)的對(duì)流換熱，在各個(gè)影響因素中，軸向流動(dòng)對(duì)氣隙內(nèi)的泰勒渦流和定、轉(zhuǎn)子側(cè)壁面的換熱特性影響最大，其次是旋轉(zhuǎn)射流的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相比，誤差都在15％的范圍內(nèi)，結(jié)果較可靠。
　　本文的研究提供了各種電機(jī)氣隙內(nèi)的泰勒渦流及其對(duì)定、轉(zhuǎn)子側(cè)壁面的換熱特性，研究成果可為電機(jī)氣隙內(nèi)的通風(fēng)冷卻研究和電機(jī)