Faleminderit që vizituat Nature.com.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne po e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Për shkak të kostove të funksionimit dhe jetëgjatësisë së motorit, një strategji e duhur e menaxhimit termik të motorit është jashtëzakonisht e rëndësishme.Ky artikull ka zhvilluar një strategji të menaxhimit termik për motorët me induksion për të siguruar qëndrueshmëri më të mirë dhe për të përmirësuar efikasitetin.Përveç kësaj, u krye një përmbledhje e gjerë e literaturës mbi metodat e ftohjes së motorit.Si rezultat kryesor, jepet një llogaritje termike e një motori asinkron të ftohur me ajër me fuqi të lartë, duke marrë parasysh problemin e njohur të shpërndarjes së nxehtësisë.Përveç kësaj, ky studim propozon një qasje të integruar me dy ose më shumë strategji ftohjeje për të përmbushur nevojat aktuale.Një studim numerik i një modeli të një motori asinkron 100 kW të ftohur me ajër dhe një modeli të përmirësuar të menaxhimit termik të të njëjtit motor, ku një rritje e konsiderueshme në efikasitetin e motorit arrihet përmes një kombinimi të ftohjes së ajrit dhe një sistemi të integruar të ftohjes së ujit. kryera.Një sistem i integruar me ftohje me ajër dhe me ujë u studiua duke përdorur versionet SolidWorks 2017 dhe ANSYS Fluent 2021.Tre prurje të ndryshme uji (5 L/min, 10 L/min dhe 15 L/min) u analizuan kundrejt motorëve konvencionalë me induksion të ftohur me ajër dhe u verifikuan duke përdorur burimet e publikuara në dispozicion.Analiza tregon se për prurje të ndryshme (5 L/min, 10 L/min dhe 15 L/min respektivisht) kemi marrë reduktime përkatëse të temperaturës prej 2,94%, 4,79% dhe 7,69%.Prandaj, rezultatet tregojnë se motori me induksion i integruar mund të zvogëlojë në mënyrë efektive temperaturën në krahasim me motorin me induksion të ftohur me ajër.
Motori elektrik është një nga shpikjet kryesore të shkencës moderne inxhinierike.Motorët elektrikë përdoren në çdo gjë, nga pajisjet shtëpiake te automjetet, duke përfshirë industrinë e automobilave dhe hapësirës ajrore.Vitet e fundit, popullariteti i motorëve me induksion (AM) është rritur për shkak të çift rrotullimit të tyre të lartë të fillimit, kontrollit të mirë të shpejtësisë dhe kapacitetit të moderuar të mbingarkesës (Fig. 1).Motorët me induksion jo vetëm që i bëjnë llambat tuaja të shkëlqejnë, por ato fuqizojnë shumicën e pajisjeve në shtëpinë tuaj, nga furça e dhëmbëve deri te Tesla.Energjia mekanike në IM krijohet nga kontakti i fushës magnetike të mbështjelljes së statorit dhe rotorit.Përveç kësaj, IM është një opsion i zbatueshëm për shkak të furnizimit të kufizuar të metaleve të tokës së rrallë.Megjithatë, disavantazhi kryesor i AD-ve është se jetëgjatësia dhe efikasiteti i tyre janë shumë të ndjeshëm ndaj temperaturës.Motorët me induksion konsumojnë rreth 40% të energjisë elektrike në botë, gjë që duhet të na bëjë të mendojmë se menaxhimi i konsumit të energjisë së këtyre makinave është kritik.
Ekuacioni Arrhenius thotë se për çdo 10°C rritje të temperaturës së punës, jeta e të gjithë motorit përgjysmohet.Prandaj, për të siguruar besueshmërinë dhe për të rritur produktivitetin e makinës, është e nevojshme t'i kushtohet vëmendje kontrollit termik të presionit të gjakut.Në të kaluarën, analiza termike është lënë pas dore dhe projektuesit e motorëve e kanë konsideruar problemin vetëm në periferi, bazuar në përvojën e projektimit ose variabla të tjerë dimensionale, si dendësia e rrymës së mbështjelljes, etj. Këto qasje çojnë në aplikimin e marzheve të mëdha të sigurisë për më të keqen kushtet e ngrohjes së rastit, duke rezultuar në një rritje të madhësisë së makinës dhe rrjedhimisht një rritje të kostos.
Ekzistojnë dy lloje të analizave termike: analiza e qarkut të grumbulluar dhe metodat numerike.Avantazhi kryesor i metodave analitike është aftësia për të kryer llogaritjet shpejt dhe saktë.Megjithatë, duhet bërë përpjekje e konsiderueshme për të përcaktuar qarqet me saktësi të mjaftueshme për të simuluar shtigjet termike.Nga ana tjetër, metodat numerike ndahen përafërsisht në dinamikën e lëngjeve llogaritëse (CFD) dhe analizën termike strukturore (STA), të cilat të dyja përdorin analizën e elementeve të fundme (FEA).Avantazhi i analizës numerike është se ju lejon të modeloni gjeometrinë e pajisjes.Megjithatë, konfigurimi dhe llogaritjet e sistemit ndonjëherë mund të jenë të vështira.Artikujt shkencorë të diskutuar më poshtë janë shembuj të përzgjedhur të analizës termike dhe elektromagnetike të motorëve të ndryshëm modernë me induksion.Këto artikuj i shtynë autorët të studiojnë fenomenet termike në motorët asinkronë dhe metodat e ftohjes së tyre.
Pil-Wan Han1 ishte i angazhuar në analizën termike dhe elektromagnetike të MI.Metoda e analizës së qarkut të grumbulluar përdoret për analizën termike, dhe metoda e elementeve të fundme magnetike me ndryshim në kohë përdoret për analizën elektromagnetike.Për të siguruar siç duhet mbrojtje nga mbingarkesa termike në çdo aplikim industrial, temperatura e mbështjelljes së statorit duhet të vlerësohet në mënyrë të besueshme.Ahmed et al.2 propozuan një model të rrjetit të ngrohjes të rendit më të lartë bazuar në konsiderata të thella termike dhe termodinamike.Zhvillimi i metodave të modelimit termik për qëllime të mbrojtjes termike industriale përfiton nga zgjidhjet analitike dhe shqyrtimi i parametrave termikë.
Nair et al.3 përdorën një analizë të kombinuar të një IM 39 kW dhe një analize termike numerike 3D për të parashikuar shpërndarjen termike në një makinë elektrike.Ying et al.4 analizuan IM të mbyllura plotësisht të ftohura me ventilator (TEFC) me vlerësim 3D të temperaturës.Moon et al.5 studiuan vetitë e rrjedhës së nxehtësisë së IM TEFC duke përdorur CFD.Modeli i tranzicionit motorik LPTN u dha nga Todd et al.6.Të dhënat eksperimentale të temperaturës përdoren së bashku me temperaturat e llogaritura që rrjedhin nga modeli i propozuar LPTN.Peter et al.7 përdorën CFD për të studiuar rrjedhën e ajrit që ndikon në sjelljen termike të motorëve elektrikë.
Cabral et al8 propozuan një model të thjeshtë termik IM në të cilin temperatura e makinës u mor duke aplikuar ekuacionin e difuzionit të nxehtësisë së cilindrit.Nategh et al.9 studiuan një sistem motori tërheqës të vetë-ajrosur duke përdorur CFD për të testuar saktësinë e komponentëve të optimizuar.Kështu, studimet numerike dhe eksperimentale mund të përdoren për të simuluar analizën termike të motorëve me induksion, shih fig.2.
Yinye et al.10 propozuan një dizajn për të përmirësuar menaxhimin termik duke shfrytëzuar vetitë e zakonshme termike të materialeve standarde dhe burimet e zakonshme të humbjes së pjesëve të makinës.Marco et al.11 paraqitën kriteret për projektimin e sistemeve të ftohjes dhe xhaketave të ujit për komponentët e makinerive duke përdorur modelet CFD dhe LPTN.Yaohui et al.12 ofrojnë udhëzime të ndryshme për zgjedhjen e një metode të përshtatshme ftohjeje dhe vlerësimin e performancës në fillim të procesit të projektimit.Nell et al.13 propozuan përdorimin e modeleve për simulimin elektromagnetik-termik të kombinuar për një gamë të caktuar vlerash, niveli të detajeve dhe fuqisë llogaritëse për një problem të multifizikës.Jean et al.14 dhe Kim et al.15 studiuan shpërndarjen e temperaturës së një motori induksioni të ftohur me ajër duke përdorur një fushë FEM të shoqëruar 3D.Llogaritni të dhënat hyrëse duke përdorur analizën e fushës së rrymës vorbull 3D për të gjetur humbjet e Xhulit dhe për t'i përdorur ato për analiza termike.
Michel et al.16 krahasuan tifozët centrifugale konvencionale të ftohjes me tifozët aksialë të dizajneve të ndryshme nëpërmjet simulimeve dhe eksperimenteve.Një nga këto dizajne arriti përmirësime të vogla, por domethënëse në efikasitetin e motorit duke ruajtur të njëjtën temperaturë funksionimi.
Lu et al.17 përdorën metodën ekuivalente të qarkut magnetik në kombinim me modelin Boglietti për të vlerësuar humbjet e hekurit në boshtin e një motori me induksion.Autorët supozojnë se shpërndarja e densitetit të fluksit magnetik në çdo seksion kryq brenda motorit të boshtit është uniforme.Ata krahasuan metodën e tyre me rezultatet e analizës së elementeve të fundme dhe modeleve eksperimentale.Kjo metodë mund të përdoret për analizën e shprehur të MI, por saktësia e saj është e kufizuar.
18 paraqet metoda të ndryshme për analizimin e fushës elektromagnetike të motorëve me induksion linear.Midis tyre, përshkruhen metodat për vlerësimin e humbjeve të fuqisë në shinat reaktive dhe metodat për parashikimin e rritjes së temperaturës së motorëve me induksion linear tërheqës.Këto metoda mund të përdoren për të përmirësuar efikasitetin e konvertimit të energjisë të motorëve me induksion linear.
Zabdur etj.19 hetoi performancën e xhaketave ftohëse duke përdorur një metodë numerike tredimensionale.Xhaketa e ftohjes përdor ujin si burimin kryesor të ftohësit për IM trefazor, i cili është i rëndësishëm për fuqinë dhe temperaturat maksimale të kërkuara për pompimin.Rippel et al.20 kanë patentuar një qasje të re për sistemet e ftohjes së lëngshme të quajtur ftohje tërthore të laminuara, në të cilën ftohësi rrjedh në mënyrë tërthore nëpër rajone të ngushta të formuara nga vrimat në njëra petëzimin magnetik tjetër.Deriszade etj.21 hetoi eksperimentalisht ftohjen e motorëve tërheqës në industrinë e automobilave duke përdorur një përzierje të etilen glikolit dhe ujit.Vlerësoni performancën e përzierjeve të ndryshme me analizën CFD dhe 3D të lëngut turbulent.Një studim simulues nga Boopathi et al.22 tregoi se diapazoni i temperaturës për motorët me ftohje me ujë (17-124°C) është dukshëm më i vogël se sa për motorët me ftohje me ajër (104-250°C).Temperatura maksimale e motorit të ftohur me ujë prej alumini zvogëlohet me 50,4%, dhe temperatura maksimale e motorit të ftohur me ujë PA6GF30 zvogëlohet me 48,4%.Bezukov et al.23 vlerësuan efektin e formimit të shkallës në përçueshmërinë termike të murit të motorit me një sistem ftohjeje të lëngshme.Studimet kanë treguar se një film oksidi 1,5 mm i trashë redukton transferimin e nxehtësisë me 30%, rrit konsumin e karburantit dhe zvogëlon fuqinë e motorit.
Tanguy et al.24 kryen eksperimente me prurje të ndryshme, temperatura vaji, shpejtësi rrotullimi dhe mënyra injektimi për motorët elektrikë që përdorin vaj lubrifikues si ftohës.Është krijuar një marrëdhënie e fortë midis shkallës së rrjedhës dhe efikasitetit të përgjithshëm të ftohjes.Ha et al.25 sugjeruan përdorimin e grykave të pikimit si grykë për të shpërndarë në mënyrë të barabartë filmin e vajit dhe për të maksimizuar efikasitetin e ftohjes së motorit.
Nandi et al.26 analizuan efektin e tubave të sheshtë të nxehtësisë në formë L në performancën e motorit dhe menaxhimin termik.Pjesa e avulluesit të tubit të nxehtësisë instalohet në kutinë e motorit ose groposet në boshtin e motorit, dhe pjesa e kondensatorit instalohet dhe ftohet nga lëngu ose ajri që qarkullon.Bellettre et al.27 studioi një sistem ftohjeje PCM me lëng të ngurtë për një stator motorik kalimtar.PCM impregnon kokat e mbështjelljes, duke ulur temperaturën e pikës së nxehtë duke ruajtur energjinë termike latente.
Kështu, performanca e motorit dhe temperatura vlerësohen duke përdorur strategji të ndryshme ftohjeje, shih fig.3. Këto qarqe ftohëse janë krijuar për të kontrolluar temperaturën e mbështjelljes, pllakave, kokave të mbështjelljes, magneteve, karkasave dhe pllakave fundore.
Sistemet e ftohjes së lëngshme njihen për transferimin e tyre efikas të nxehtësisë.Megjithatë, pompimi i ftohësit rreth motorit konsumon shumë energji, gjë që redukton fuqinë efektive të motorit.Sistemet e ftohjes së ajrit, nga ana tjetër, janë një metodë e përdorur gjerësisht për shkak të kostos së tyre të ulët dhe lehtësisë së përmirësimit.Sidoqoftë, është akoma më pak efikas se sistemet e ftohjes së lëngshme.Nevojitet një qasje e integruar që mund të kombinojë performancën e lartë të transferimit të nxehtësisë së një sistemi me ftohje të lëngshme me koston e ulët të një sistemi të ftohur me ajër pa konsumuar energji shtesë.
Ky artikull liston dhe analizon humbjet e nxehtësisë në AD.Mekanizmi i këtij problemi, si dhe ngrohja dhe ftohja e motorëve me induksion, shpjegohet në seksionin Humbja e nxehtësisë në motorët me induksion përmes Strategjive të Ftohjes.Humbja e nxehtësisë e bërthamës së një motori me induksion shndërrohet në nxehtësi.Prandaj, ky artikull diskuton mekanizmin e transferimit të nxehtësisë brenda motorit nga përcjellja dhe konvekcioni i detyruar.Raportohet modelimi termik i IM duke përdorur ekuacionet e vazhdimësisë, Navier-Stokes/ekuacionet e momentit dhe ekuacionet e energjisë.Studiuesit kryen studime termike analitike dhe numerike të IM për të vlerësuar temperaturën e mbështjelljes së statorit me qëllimin e vetëm të kontrollit të regjimit termik të motorit elektrik.Ky artikull fokusohet në analizën termike të IM-ve me ftohje me ajër dhe analizën termike të IM-ve të integruara me ftohje me ajër dhe me ujë duke përdorur modelimin CAD dhe simulimin ANSYS Fluent.Dhe avantazhet termike të modelit të integruar të përmirësuar të sistemeve me ftohje me ajër dhe me ujë janë analizuar thellë.Siç u përmend më lart, dokumentet e renditura këtu nuk janë një përmbledhje e gjendjes së teknologjisë në fushën e fenomeneve termike dhe ftohjes së motorëve me induksion, por ato tregojnë shumë probleme që duhet të zgjidhen për të siguruar funksionimin e besueshëm të motorëve me induksion. .
Humbja e nxehtësisë zakonisht ndahet në humbje bakri, humbje hekuri dhe humbje fërkimi/mekanike.
Humbjet e bakrit janë rezultat i ngrohjes me xhaul për shkak të rezistencës së përcjellësit dhe mund të përcaktohen si 10.28:
ku q̇g është nxehtësia e gjeneruar, I dhe Ve janë përkatësisht rryma dhe voltazhi nominal, dhe Re është rezistenca e bakrit.
Humbja e hekurit, e njohur gjithashtu si humbja parazitare, është lloji i dytë kryesor i humbjes që shkakton histerezë dhe humbje të rrymës vorbull në AM, kryesisht të shkaktuara nga fusha magnetike që ndryshon në kohë.Ato përcaktohen nga ekuacioni i zgjeruar i Steinmetz-it, koeficientët e të cilit mund të konsiderohen konstante ose të ndryshueshëm në varësi të kushteve të funksionimit10,28,29.
ku Khn është faktori i humbjes së histerezës që rrjedh nga diagrami i humbjes së bërthamës, Ken është faktori i humbjes së rrymës vorbull, N është indeksi harmonik, Bn dhe f janë respektivisht densiteti i pikut të fluksit dhe frekuenca e ngacmimit jo-sinusoidal.Ekuacioni i mësipërm mund të thjeshtohet më tej si më poshtë10,29:
Midis tyre, K1 dhe K2 janë respektivisht faktori i humbjes bazë dhe humbja e rrymës vorbull (qec), humbja e histerezës (qh) dhe humbja e tepërt (qex).
Ngarkesa e erës dhe humbjet e fërkimit janë dy shkaqet kryesore të humbjeve mekanike në IM.Humbjet nga era dhe fërkimi janë 10,
Në formulë, n është shpejtësia e rrotullimit, Kfb është koeficienti i humbjeve të fërkimit, D është diametri i jashtëm i rotorit, l është gjatësia e rotorit, G është pesha e rotorit 10.
Mekanizmi kryesor për transferimin e nxehtësisë brenda motorit është nëpërmjet përcjelljes dhe ngrohjes së brendshme, siç përcaktohet nga ekuacioni Poisson30 i aplikuar në këtë shembull:
Gjatë funksionimit, pas një kohe të caktuar kur motori arrin gjendjen e qëndrueshme, nxehtësia e gjeneruar mund të përafrohet nga një ngrohje konstante e fluksit të nxehtësisë sipërfaqësore.Prandaj, mund të supozohet se përçimi brenda motorit kryhet me lëshimin e nxehtësisë së brendshme.
Transferimi i nxehtësisë midis pendëve dhe atmosferës përreth konsiderohet konveksion i detyruar, kur lëngu detyrohet të lëvizë në një drejtim të caktuar nga një forcë e jashtme.Konvekcioni mund të shprehet si 30:
ku h është koeficienti i transferimit të nxehtësisë (W/m2 K), A është sipërfaqja dhe ΔT është diferenca e temperaturës midis sipërfaqes së transferimit të nxehtësisë dhe ftohësit pingul me sipërfaqen.Numri Nusselt (Nu) është një masë e raportit të transferimit të nxehtësisë konvektive dhe përcjellëse pingul me kufirin dhe zgjidhet bazuar në karakteristikat e rrjedhës laminare dhe turbulente.Sipas metodës empirike, numri Nusselt i rrjedhës së turbullt zakonisht shoqërohet me numrin Reynolds dhe numrin Prandtl, i shprehur si 30:
ku h është koeficienti konvektiv i transferimit të nxehtësisë (W/m2 K), l është gjatësia karakteristike, λ është përçueshmëria termike e lëngut (W/m K), dhe numri Prandtl (Pr) është një masë e raportit të koeficienti i difuzionit të momentit ndaj difuzivitetit termik (ose shpejtësisë dhe trashësisë relative të shtresës kufitare termike), i përcaktuar si 30:
ku k dhe cp janë përkatësisht përçueshmëria termike dhe kapaciteti specifik i nxehtësisë së lëngut.Në përgjithësi, ajri dhe uji janë ftohësit më të zakonshëm për motorët elektrikë.Karakteristikat e lëngshme të ajrit dhe ujit në temperaturën e ambientit tregohen në tabelën 1.
Modelimi termik IM bazohet në supozimet e mëposhtme: gjendja e qëndrueshme 3D, rrjedha e turbullt, ajri është një gaz ideal, rrezatim i papërfillshëm, lëngu Njutonian, lëngu i pakompresueshëm, gjendje pa rrëshqitje dhe veti konstante.Prandaj, ekuacionet e mëposhtme përdoren për të përmbushur ligjet e ruajtjes së masës, momentit dhe energjisë në rajonin e lëngët.
Në rastin e përgjithshëm, ekuacioni i ruajtjes së masës është i barabartë me rrjedhën neto të masës në qelizë me lëng, i përcaktuar nga formula:
Sipas ligjit të dytë të Njutonit, shpejtësia e ndryshimit të momentit të një grimce të lëngshme është e barabartë me shumën e forcave që veprojnë në të, dhe ekuacioni i përgjithshëm i ruajtjes së momentit mund të shkruhet në formë vektori si:
Termat ∇p, ∇∙τij dhe ρg në ekuacionin e mësipërm përfaqësojnë respektivisht presionin, viskozitetin dhe gravitetin.Mjetet ftohëse (ajri, uji, vaji, etj.) që përdoren si ftohës në makina përgjithësisht konsiderohen si njutoniane.Ekuacionet e paraqitura këtu përfshijnë vetëm një marrëdhënie lineare midis stresit prerës dhe një gradient të shpejtësisë (shkalla e sforcimit) pingul me drejtimin e prerjes.Duke marrë parasysh viskozitetin konstant dhe rrjedhën e qëndrueshme, ekuacioni (12) mund të ndryshohet në 31:
Sipas ligjit të parë të termodinamikës, shpejtësia e ndryshimit të energjisë së një grimce të lëngshme është e barabartë me shumën e nxehtësisë neto të krijuar nga grimca e lëngshme dhe fuqisë neto të prodhuar nga grimca e lëngshme.Për një rrjedhë viskoze të ngjeshshme Njutoniane, ekuacioni i ruajtjes së energjisë mund të shprehet si 31:
ku Cp është kapaciteti i nxehtësisë në presion konstant, dhe termi ∇ ∙ (k∇T) lidhet me përçueshmërinë termike përmes kufirit të qelizave të lëngshme, ku k tregon përçueshmërinë termike.Shndërrimi i energjisë mekanike në nxehtësi konsiderohet në termat e \(\varnothing\) (d.m.th., funksioni i shpërndarjes viskoze) dhe përkufizohet si:
Ku \(\rho\) është dendësia e lëngut, \(\mu\) është viskoziteti i lëngut, u, v dhe w janë përkatësisht potenciali i drejtimit x, y, z të shpejtësisë së lëngut.Ky term përshkruan shndërrimin e energjisë mekanike në energji termike dhe mund të injorohet sepse është i rëndësishëm vetëm kur viskoziteti i lëngut është shumë i lartë dhe gradienti i shpejtësisë së lëngut është shumë i madh.Në rastin e rrjedhjes së qëndrueshme, nxehtësisë specifike konstante dhe përçueshmërisë termike, ekuacioni i energjisë modifikohet si më poshtë:
Këto ekuacione bazë zgjidhen për rrjedhën laminare në sistemin koordinativ kartezian.Megjithatë, si shumë probleme të tjera teknike, funksionimi i makinerive elektrike lidhet kryesisht me rrjedhat e turbullta.Prandaj, këto ekuacione janë modifikuar për të formuar metodën mesatare të Reynolds Navier-Stokes (RANS) për modelimin e turbulencës.
Në këtë punë, u zgjodh programi ANSYS FLUENT 2021 për modelimin CFD me kushtet kufitare përkatëse, si modeli i konsideruar: një motor asinkron me ftohje ajri me kapacitet 100 kW, diametri i rotorit 80.80 mm, diametri. i statorit 83,56 mm (i brendshëm) dhe 190 mm (i jashtëm), një hendek ajri prej 1,38 mm, gjatësia totale 234 mm, sasia , trashësia e brinjëve 3 mm..
Modeli i motorit të ftohur me ajër SolidWorks më pas importohet në ANSYS Fluent dhe simulohet.Për më tepër, rezultatet e marra kontrollohen për të siguruar saktësinë e simulimit të kryer.Përveç kësaj, një IM i integruar me ajër dhe ujë u modelua duke përdorur softuerin SolidWorks 2017 dhe u simulua duke përdorur softuerin ANSYS Fluent 2021 (Figura 4).
Dizajni dhe dimensionet e këtij modeli janë frymëzuar nga seria e aluminit Siemens 1LA9 dhe janë modeluar në SolidWorks 2017. Modeli është modifikuar pak për t'iu përshtatur nevojave të softuerit të simulimit.Modifikoni modelet CAD duke hequr pjesët e padëshiruara, duke hequr filetot, zgavrat dhe më shumë kur modeloni me ANSYS Workbench 2021.
Një risi e dizajnit është xhaketa e ujit, gjatësia e së cilës është përcaktuar nga rezultatet e simulimit të modelit të parë.Janë bërë disa ndryshime në simulimin e xhaketës së ujit për të marrë rezultatet më të mira kur përdorni belin në ANSYS.Pjesë të ndryshme të IM janë paraqitur në fig.5a–f.
(A).Bërthama e rotorit dhe boshti IM.(b) Bërthama e statorit IM.(c) Mbështjellja e statorit IM.(d) Korniza e jashtme e MI.(e) xhaketë uji IM.f) kombinimi i modeleve IM me ftohje me ajër dhe ujë.
Ventilatori i montuar në bosht siguron një rrjedhje konstante ajri prej 10 m/s dhe një temperaturë prej 30 °C në sipërfaqen e finave.Vlera e normës zgjidhet në mënyrë të rastësishme në varësi të kapacitetit të presionit të gjakut të analizuar në këtë artikull, i cili është më i madh se ai i treguar në literaturë.Zona e nxehtë përfshin rotorin, statorin, mbështjelljet e statorit dhe shufrat e kafazit të rotorit.Materialet e statorit dhe rotorit janë çeliku, mbështjelljet dhe shufrat e kafazit janë bakri, korniza dhe brinjët janë alumini.Nxehtësia e gjeneruar në këto zona është për shkak të fenomeneve elektromagnetike, të tilla si ngrohja me xhaul kur një rrymë e jashtme kalon nëpër një spirale bakri, si dhe ndryshimet në fushën magnetike.Shkalla e çlirimit të nxehtësisë së komponentëve të ndryshëm është marrë nga literatura e ndryshme e disponueshme për një IM 100 kW.
IM-të e integruara me ftohje me ajër dhe me ujë, përveç kushteve të mësipërme, përfshinin gjithashtu një xhaketë uji, në të cilën aftësitë e transferimit të nxehtësisë dhe kërkesat e fuqisë së pompës u analizuan për shpejtësi të ndryshme të rrjedhës së ujit (5 l/min, 10 l/min dhe 15 l/min).Kjo valvul u zgjodh si valvula minimale, pasi rezultatet nuk ndryshuan ndjeshëm për prurjet nën 5 L/min.Gjithashtu, si vlera maksimale u zgjodh një prurje prej 15 L/min, pasi fuqia e pompimit u rrit ndjeshëm pavarësisht se temperatura vazhdoi të bjerë.
Modele të ndryshme IM u importuan në ANSYS Fluent dhe u redaktuan më tej duke përdorur ANSYS Design Modeler.Më tej, një shtresë në formë kutie me dimensione 0,3 × 0,3 × 0,5 m u ndërtua rreth AD për të analizuar lëvizjen e ajrit rreth motorit dhe për të studiuar largimin e nxehtësisë në atmosferë.Analiza të ngjashme u kryen për IM të integruara me ajër dhe ujë.
Modeli IM është modeluar duke përdorur metoda numerike CFD dhe FEM.Rrjetat janë ndërtuar në CFD për të ndarë një domen në një numër të caktuar komponentësh në mënyrë që të gjendet një zgjidhje.Rrjetat katërkëndore me madhësi të përshtatshme të elementeve përdoren për gjeometrinë e përgjithshme komplekse të komponentëve të motorit.Të gjitha ndërfaqet u mbushën me 10 shtresa për të marrë rezultate të sakta të transferimit të nxehtësisë sipërfaqësore.Gjeometria e rrjetit të dy modeleve MI është paraqitur në Fig.6a, b.
Ekuacioni i energjisë ju lejon të studioni transferimin e nxehtësisë në zona të ndryshme të motorit.Modeli i turbulencës K-epsilon me funksione standarde të murit u zgjodh për të modeluar turbulencën rreth sipërfaqes së jashtme.Modeli merr parasysh energjinë kinetike (Ek) dhe shpërndarjen turbulente (epsilon).Bakri, alumini, çeliku, ajri dhe uji u zgjodhën për vetitë e tyre standarde për përdorim në aplikimet e tyre përkatëse.Shkalla e shpërndarjes së nxehtësisë (shih tabelën 2) jepet si hyrje dhe kushte të ndryshme të zonës së baterisë janë caktuar në 15, 17, 28, 32. Shpejtësia e ajrit mbi kutinë e motorit u vendos në 10 m/s për të dy modelet e motorit, dhe në Përveç kësaj, tre nivele të ndryshme uji janë marrë parasysh për xhaketën e ujit (5 l/min, 10 l/min dhe 15 l/min).Për saktësi më të madhe, mbetjet për të gjitha ekuacionet u vendosën të barabartë me 1 × 10-6.Zgjidhni algoritmin SIMPLE (Semi-Implicit Method for Presion Equations) për të zgjidhur ekuacionet Navier Prime (NS).Pasi të përfundojë inicializimi hibrid, konfigurimi do të ekzekutojë 500 përsëritje, siç tregohet në Figurën 7.
Koha e postimit: 24 korrik 2023