[發明專利]軸徑向混合通風冷卻電機的流熱網絡建模及雙向耦合方法

在審

• 申請號: 202110682418.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113378395A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 孟陽;徐永明;曹恒佩;常存存;龐松印
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/08
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本發明公開了軸徑向混合通風冷卻電機的流熱網絡建模及雙向耦合方法，其特征在于：所述電機為軸徑向混合通風冷卻結構電動機，所述耦合方法為分別建立流體網絡模型和熱網絡模型，充分考慮溫度變化和流體流動狀態之間的相互影響，通過流熱網絡模型雙向耦合實現電動機全域溫升預測，不僅具有熱網絡法預測溫升所需時間短的優點，還可提高電動機溫升預測的精度，使本發明可以對通風結構復雜的電動機進行較為準確的溫升預測，為后續電機設計者對電動機進行溫升預測提供參考。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，具體是為準確預測軸徑向混合通風的電動機的溫升，采用流熱網絡模型雙向耦合求解的分析方法。

背景技術

采用軸徑向混合通風冷卻的電動機，沿軸向上的溫度分布比較均勻，但是其結構較復雜，進行溫升預測時建模比較困難。

電動機溫升預測方法主要有數值分析法和熱網絡法：在模型和邊界條件準確的情況下前者計算精度較高，但是全域模型建模難度大且計算所需時間較長；后者計算所需時間短，但是計算精度受節點劃分、參數計算和熱源分配等因素的限制。

目前熱網絡法預測電動機溫升時，考慮溫度變化和流體流動狀態之間的相互影響的現有研究較少。實際上溫升變化會影響流體流動特性參數，流體流動特性參數改變會影響流固界面的對流換熱系數，進而導致電動機溫升變化。

發明內容

針對電動機溫升預測方法的現狀，即數值分析法計算精度較高但全域模型建模難度大、熱網絡法計算所需時間短且計算精度較低這一現狀，本發明提供了軸徑向混合通風冷卻電機的流熱網絡建模及雙向耦合方法，對電動機分別建立流體網絡模型和熱網絡模型，考慮溫度變化和流體流動狀態之間的相互影響，進行流熱網絡雙向耦合求解，實現電動機溫升預測，該方法既滿足了熱網絡法預測溫升所需時間短的優點，又提高了電動機溫升預測的精度，為后續電機設計者進行溫升預測提供了參考。

軸徑向混合通風冷卻電機的流熱網絡建模及雙向耦合方法，其特征在于：所述電機為軸徑向混合通風冷卻結構電動機，所述耦合方法為建立流體網絡模型和熱網絡模型并雙向耦合求解，實現電動機溫升預測，所述方法的具體實現過程為：

步驟一：基于流體的連續性方程和伯努利方程，分別建立軸徑向混合通風冷卻結構電動機的內、外風路流體網絡模型。根據通風回路A_i(1≤i≤n，i為正整數)的通風結構變化將其劃分為m條通風支路(A_i,1,A_i,2,...,A_i,m，m為正整數)，將通風支路A_i,j(1≤j≤m，j為正整數)的壓頭元件(離心風扇或轉子徑向通風輻板)等效為壓源P_i,j，將A_i,j通風支路的壓降損失(沿程壓降損失或局部壓降損失)等效為流阻Z_i,j，根據冷卻氣體流通路徑將各支路壓源P_i,j和流阻Z_i,j連接構成電動機流體網絡模型。該模型中A_i通風回路滿足∑P_i,j＝∑Z_i,jQ_i,j²，式中：Q_i,j為通風支路A_i,j的流量。