O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Lakoko, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a n ṣafihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Nitori awọn idiyele iṣẹ ati gigun gigun ti ẹrọ, ilana iṣakoso igbona ẹrọ to dara jẹ pataki pupọ.Nkan yii ti ṣe agbekalẹ ilana iṣakoso igbona kan fun awọn ẹrọ induction lati pese agbara to dara julọ ati ilọsiwaju ṣiṣe.Ni afikun, atunyẹwo nla ti awọn iwe-iwe lori awọn ọna itutu agba ẹrọ ni a ṣe.Gẹgẹbi abajade akọkọ, iṣiro gbigbona kan ti o ni agbara afẹfẹ afẹfẹ asynchronous motor ti o ga julọ ni a fun, ni akiyesi iṣoro ti a mọ daradara ti pinpin ooru.Ni afikun, iwadi yii ṣe imọran ọna iṣọpọ pẹlu meji tabi diẹ ẹ sii awọn ilana itutu agbaiye lati pade awọn iwulo lọwọlọwọ.Iwadi nọmba ti awoṣe kan ti 100 kW ti o tutu afẹfẹ asynchronous motor ati awoṣe iṣakoso igbona ti ilọsiwaju ti mọto kanna, nibiti ilosoke pataki ninu ṣiṣe mọto ti waye nipasẹ apapọ itutu agbaiye afẹfẹ ati eto itutu agba omi ti a ṣepọ, ti jẹ ti gbe jade.Atẹgun ti o ni itutu ati eto omi tutu ni a ṣe iwadi ni lilo SolidWorks 2017 ati awọn ẹya ANSYS Fluent 2021.Awọn ṣiṣan omi oriṣiriṣi mẹta (5 L/min, 10 L/min, ati 15 L/min) ni a ṣe atupale lodi si awọn mọto fifa irọbi ti afẹfẹ ti aṣa ati rii daju nipa lilo awọn orisun atẹjade ti o wa.Onínọmbà fihan pe fun awọn oṣuwọn sisan ti o yatọ (5 L / min, 10 L / min ati 15 L / min ni atele) a gba awọn idinku iwọn otutu ti o baamu ti 2.94%, 4.79% ati 7.69%.Nitorinaa, awọn abajade fihan pe motor ifisinu ifibọ le dinku iwọn otutu ni imunadoko ni akawe si motor fifa irọbi ti afẹfẹ.
Mọto ina jẹ ọkan ninu awọn idasilẹ bọtini ti imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ ode oni.Awọn mọto ina ni a lo ninu ohun gbogbo lati awọn ohun elo ile si awọn ọkọ ayọkẹlẹ, pẹlu awọn ile-iṣẹ adaṣe ati awọn ile-iṣẹ afẹfẹ.Ni awọn ọdun aipẹ, olokiki ti awọn ẹrọ induction (AM) ti pọ si nitori iyipo ibẹrẹ giga wọn, iṣakoso iyara to dara ati iwọn apọju iwọn (Fig. 1).Awọn ẹrọ induction ko jẹ ki awọn gilobu ina rẹ tan, wọn ṣe agbara pupọ julọ awọn ohun elo inu ile rẹ, lati brọọti ehin rẹ si Tesla rẹ.Agbara ẹrọ ni IM ti ṣẹda nipasẹ olubasọrọ ti aaye oofa ti stator ati awọn iyipo iyipo.Ni afikun, IM jẹ aṣayan ti o le yanju nitori ipese to lopin ti awọn irin ilẹ toje.Bibẹẹkọ, aila-nfani akọkọ ti AD ni pe igbesi aye wọn ati ṣiṣe ni itara pupọ si iwọn otutu.Awọn ẹrọ induction njẹ nipa 40% ti ina mọnamọna agbaye, eyiti o yẹ ki o mu wa ro pe iṣakoso agbara agbara ti awọn ẹrọ wọnyi jẹ pataki.
Idogba Arrhenius sọ pe fun gbogbo 10°C dide ni iwọn otutu iṣẹ, igbesi aye gbogbo ẹrọ jẹ idaji.Nitorinaa, lati rii daju igbẹkẹle ati mu iṣelọpọ ẹrọ pọ si, o jẹ dandan lati fiyesi si iṣakoso iwọn otutu ti titẹ ẹjẹ.Ni igba atijọ, a ti gbagbe itupalẹ igbona ati pe awọn apẹẹrẹ mọto ti gbero iṣoro naa nikan ni ẹba, ti o da lori iriri apẹrẹ tabi awọn oniyipada onisẹpo miiran bii iwuwo lọwọlọwọ yika, ati bẹbẹ lọ Awọn isunmọ wọnyi yorisi ohun elo ti awọn ala ailewu nla fun buru julọ- awọn ipo alapapo ọran, ti o mu ki ilosoke ninu iwọn ẹrọ ati nitori naa ilosoke ninu iye owo.
Nibẹ ni o wa meji orisi ti gbona onínọmbà: lumped Circuit onínọmbà ati nomba awọn ọna.Anfani akọkọ ti awọn ọna itupalẹ ni agbara lati ṣe awọn iṣiro ni iyara ati deede.Bibẹẹkọ, igbiyanju pupọ ni a gbọdọ ṣe lati ṣalaye awọn iyika pẹlu deede to lati ṣe adaṣe awọn ọna igbona.Ni apa keji, awọn ọna nọmba ni a pin ni aijọju si awọn agbara ito omi iširo (CFD) ati igbekale igbona igbekalẹ (STA), mejeeji ti wọn lo itupalẹ ipin opin (FEA).Awọn anfani ti iṣiro nọmba ni pe o fun ọ laaye lati ṣe awoṣe geometry ti ẹrọ naa.Sibẹsibẹ, iṣeto eto ati awọn iṣiro le ma nira nigbakan.Awọn nkan ti imọ-jinlẹ ti a jiroro ni isalẹ jẹ awọn apẹẹrẹ ti igbona ati itupalẹ itanna ti ọpọlọpọ awọn awakọ ifakalẹ ode oni.Awọn nkan wọnyi jẹ ki awọn onkọwe ṣe iwadi awọn iyalẹnu igbona ni awọn mọto asynchronous ati awọn ọna fun itutu agbaiye wọn.
Pil-Wan Han1 ti ṣiṣẹ ni igbona ati itupalẹ itanna ti MI.Ọna itupalẹ iyika lumped ni a lo fun itupalẹ igbona, ati akoko-orisirisi ọna ipin oofa oofa ti a lo fun itupalẹ itanna.Lati le pese aabo apọju igbona ni deede ni eyikeyi ohun elo ile-iṣẹ, iwọn otutu ti yikaka stator gbọdọ jẹ ifoju igbẹkẹle.Ahmed et al.2 dabaa awoṣe nẹtiwọọki ooru ti o ga julọ ti o da lori awọn ero igbona ti o jinlẹ ati thermodynamic.Idagbasoke ti awọn ọna awoṣe igbona fun awọn idi aabo igbona ile-iṣẹ awọn anfani lati awọn solusan itupalẹ ati ero ti awọn iwọn igbona.
Nair et al.3 lo iṣiro apapọ ti 39 kW IM ati iṣiro iwọn otutu 3D lati ṣe asọtẹlẹ pinpin igbona ni ẹrọ itanna kan.Ying et al.4 ṣe atupale fan-tutu ni kikun ti paade (TEFC) IMs pẹlu iṣiro iwọn otutu 3D.Oṣupa et al.5 ṣe iwadi awọn ohun-ini sisan ooru ti IM TEFC ni lilo CFD.Awoṣe iyipada motor LPTN ni a fun nipasẹ Todd et al.6.Awọn data iwọn otutu ti idanwo jẹ lilo pẹlu awọn iwọn otutu iṣiro ti o jade lati awoṣe LPTN ti a dabaa.Peter et al.7 lo CFD lati ṣe iwadi ṣiṣan afẹfẹ ti o ni ipa lori ihuwasi gbona ti awọn ẹrọ ina mọnamọna.
Cabral et al8 dabaa awoṣe igbona IM ti o rọrun ninu eyiti a ti gba iwọn otutu ẹrọ nipasẹ lilo idogba itankale ooru silinda.Nategh et al.9 ṣe iwadi eto isunmọ isunmọ ti ara ẹni nipa lilo CFD lati ṣe idanwo deede ti awọn paati iṣapeye.Nitorinaa, awọn iṣiro nọmba ati awọn iwadii esiperimenta le ṣee lo lati ṣe adaṣe itupalẹ igbona ti awọn ẹrọ induction, wo ọpọtọ.2.
Yinye et al.10 dabaa apẹrẹ kan lati mu iṣakoso igbona ṣiṣẹ nipa lilo awọn ohun elo igbona ti o wọpọ ti awọn ohun elo boṣewa ati awọn orisun ti o wọpọ ti pipadanu apakan ẹrọ.Marco et al.11 gbekalẹ awọn ilana fun ṣiṣe awọn ọna ṣiṣe itutu agbaiye ati awọn jaketi omi fun awọn paati ẹrọ nipa lilo awọn awoṣe CFD ati LPTN.Yaohui et al.12 pese awọn itọnisọna oriṣiriṣi fun yiyan ọna itutu agbaiye ti o yẹ ati iṣiro iṣẹ ṣiṣe ni kutukutu ilana apẹrẹ.Nell et al.13 dabaa lati lo awọn awoṣe fun simulation elekitirofu-ooru pọ fun iwọn ti a fun ni awọn iye, ipele ti alaye ati agbara iṣiro fun iṣoro multiphysics.Jean et al.14 ati Kim et al.15 ṣe iwadi ni pinpin iwọn otutu ti ẹrọ ifasilẹ afẹfẹ ti afẹfẹ nipa lilo 3D pelu aaye FEM.Ṣe iṣiro data igbewọle nipa lilo itupalẹ aaye lọwọlọwọ 3D eddy lati wa awọn adanu Joule ki o lo wọn fun itupalẹ igbona.
Michel et al.16 ṣe afiwe awọn onijakidijagan itutu agbaiye centrifugal pẹlu awọn onijakidijagan axial ti awọn aṣa oriṣiriṣi nipasẹ awọn iṣeṣiro ati awọn adanwo.Ọkan ninu awọn apẹrẹ wọnyi ṣaṣeyọri kekere ṣugbọn awọn ilọsiwaju pataki ni ṣiṣe ẹrọ lakoko mimu iwọn otutu iṣẹ kanna.
Lu et al.17 lo ọna Circuit oofa deede ni apapo pẹlu awoṣe Boglietti lati ṣe iṣiro awọn ipadanu irin lori ọpa ti motor fifa irọbi.Awọn onkọwe ro pe pinpin iwuwo ṣiṣan oofa ni eyikeyi apakan agbelebu inu mọto spindle jẹ aṣọ.Wọn ṣe afiwe ọna wọn pẹlu awọn abajade ti itupalẹ eroja ti o pari ati awọn awoṣe adanwo.Ọna yii le ṣee lo fun itupalẹ kiakia ti MI, ṣugbọn deede rẹ ni opin.
18 ṣafihan ọpọlọpọ awọn ọna fun itupalẹ aaye itanna ti awọn ẹrọ induction laini.Lara wọn, awọn ọna fun iṣiro awọn adanu agbara ni awọn afowodimu ifaseyin ati awọn ọna fun asọtẹlẹ iwọn otutu ti dide ti awọn ẹrọ ifasilẹ laini isunmọ ni a ṣapejuwe.Awọn ọna wọnyi le ṣee lo lati mu ilọsiwaju iyipada agbara ti awọn ẹrọ induction laini dara.
Zabdur et al.19 ṣe iwadii iṣẹ ti awọn jaketi itutu agbaiye nipa lilo ọna nọmba onisẹpo mẹta.Jakẹti itutu naa nlo omi bi orisun akọkọ ti itutu fun IM-alakoso mẹta, eyiti o ṣe pataki fun agbara ati awọn iwọn otutu ti o pọju ti o nilo fun fifa.Rippel et al.20 ti ṣe itọsi ọna tuntun si awọn ọna itutu agba omi ti a pe ni itutu agbaiye transverse, ninu eyiti refrigerant n ṣan ni ọna gbigbe nipasẹ awọn agbegbe dín ti a ṣẹda nipasẹ awọn ihò ninu lamination oofa kọọkan miiran.Deriszade et al.21 ṣe iwadii idanwo itutu agbaiye ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ isunki ninu ile-iṣẹ adaṣe nipa lilo adalu ethylene glycol ati omi.Ṣe iṣiro iṣẹ ṣiṣe ti awọn akojọpọ oriṣiriṣi pẹlu CFD ati itupalẹ ito rudurudu 3D.Iwadii simulation nipasẹ Boopathi et al.22 fihan pe iwọn otutu ti o wa fun awọn ẹrọ ti a fi omi ṣan omi (17-124 ° C) jẹ diẹ ti o kere ju fun awọn ẹrọ ti o ni afẹfẹ (104-250 ° C).Iwọn otutu ti o pọju ti alumọni omi-itutu omi alumọni ti dinku nipasẹ 50.4%, ati pe iwọn otutu ti o pọju ti PA6GF30 omi tutu-omi ti dinku nipasẹ 48.4%.Bezukov et al.23 ṣe iṣiro ipa ti iṣelọpọ iwọn lori imudara igbona ti ogiri engine pẹlu eto itutu omi.Awọn ijinlẹ ti fihan pe fiimu oxide ti o nipọn 1.5 mm dinku gbigbe ooru nipasẹ 30%, mu agbara epo pọ si ati dinku agbara ẹrọ.
Tanguy et al.24 ṣe awọn adanwo pẹlu ọpọlọpọ awọn oṣuwọn sisan, awọn iwọn otutu epo, awọn iyara iyipo ati awọn ipo abẹrẹ fun awọn ẹrọ ina mọnamọna nipa lilo epo lubricating bi itutu.Ibasepo to lagbara ti ni idasilẹ laarin iwọn sisan ati ṣiṣe itutu agbaiye gbogbogbo.Ha et al.25 daba ni lilo awọn nozzles drip bi awọn nozzles lati pin kaakiri fiimu ni deede ati mu iwọn ṣiṣe itutu agba engine pọ si.
Nandi et al.26 ṣe itupalẹ ipa ti awọn paipu igbona alapin L-sókè lori iṣẹ ẹrọ ati iṣakoso igbona.Apakan paipu igbona ti fi sori ẹrọ ni casing motor tabi sin sinu ọpa ọkọ, ati apakan condenser ti fi sori ẹrọ ati tutu nipasẹ omi kaakiri tabi afẹfẹ.Bellettre et al.27 ṣe iwadi eto itutu agba omi-lile PCM kan fun stator mọto igba diẹ.Awọn PCM impregnates awọn yikaka olori, sokale awọn gbona iranran otutu nipa titoju wiwaba gbona agbara.
Nitorinaa, iṣẹ ṣiṣe mọto ati iwọn otutu jẹ iṣiro nipa lilo awọn ọgbọn itutu agbaiye oriṣiriṣi, wo ọpọtọ.3. Awọn iyika itutu agbaiye wọnyi jẹ apẹrẹ lati ṣakoso iwọn otutu ti awọn iyipo, awọn awo, awọn ori yikaka, awọn oofa, okú ati awọn awo ipari.
Awọn ọna itutu agba omi ni a mọ fun gbigbe ooru to munadoko wọn.Bí ó ti wù kí ó rí, fífi ìtura yípo ẹ́ńjìnnì náà ń gba agbára púpọ̀, èyí tí ó dín ìmújáde agbára tí ó gbéṣẹ́ tí ẹ́ńjìn náà kù.Awọn ọna itutu agbaiye afẹfẹ, ni apa keji, jẹ ọna ti a lo lọpọlọpọ nitori idiyele kekere wọn ati irọrun igbesoke.Sibẹsibẹ, o tun kere si daradara ju awọn eto itutu agba omi lọ.A nilo ọna ti o ni idapo ti o le darapo iṣẹ gbigbe ooru ti o ga julọ ti eto ti o ni omi ti o ni omi pẹlu iye owo kekere ti ẹrọ ti o ni afẹfẹ lai gba agbara afikun.
Nkan yii ṣe atokọ ati ṣe itupalẹ awọn adanu ooru ni AD.Ilana ti iṣoro yii, bii alapapo ati itutu agbaiye ti awọn ẹrọ induction, ni a ṣe alaye ni Isonu Ooru ni apakan Induction Motors nipasẹ Awọn ilana Itutu.Pipadanu ooru ti mojuto ti induction motor ti wa ni iyipada sinu ooru.Nitorinaa, nkan yii n jiroro lori ẹrọ ti gbigbe ooru ninu ẹrọ nipasẹ ifọpa ati fi agbara mu convection.Awoṣe iwọn otutu ti IM nipa lilo awọn idogba ilosiwaju, Navier-Stokes/awọn idogba akoko ati awọn idogba agbara jẹ ijabọ.Awọn oniwadi naa ṣe awọn iwadii itupale ati awọn iṣiro iwọn otutu ti IM lati ṣe iṣiro iwọn otutu ti awọn windings stator fun idi kanṣo ti iṣakoso iṣakoso igbona ti ẹrọ ina.Nkan yii ṣe idojukọ lori itupalẹ gbigbona ti awọn IM ti o tutu-afẹfẹ ati itupalẹ igbona ti irẹwẹsi afẹfẹ ti a ṣepọ ati awọn IM ti omi tutu nipa lilo awoṣe CAD ati ANSYS Fluent Simulation.Ati awọn anfani gbigbona ti awoṣe imudara imudara ti irẹpọ ti afẹfẹ-tutu ati awọn ọna omi ti omi ti wa ni itupale jinna.Gẹgẹbi a ti sọ loke, awọn iwe aṣẹ ti a ṣe akojọ si nibi kii ṣe ṣoki ti ipo ti aworan ni aaye ti awọn iyalẹnu igbona ati itutu agbaiye ti awọn ẹrọ induction, ṣugbọn wọn tọka ọpọlọpọ awọn iṣoro ti o nilo lati yanju lati rii daju iṣẹ igbẹkẹle ti awọn ẹrọ induction .
Pipadanu ooru ni a maa n pin si pipadanu bàbà, pipadanu irin ati isonu / isonu ẹrọ.
Awọn adanu bàbà jẹ abajade ti alapapo Joule nitori atako ti oludari ati pe o le ṣe iwọn bi 10.28:
nibiti q̇g ti njade ooru, Emi ati Ve jẹ lọwọlọwọ lọwọlọwọ ati foliteji, ni atele, ati Re jẹ atako bàbà.
Pipadanu irin, ti a tun mọ si pipadanu parasitic, jẹ iru ipadanu akọkọ keji ti o fa hysteresis ati awọn adanu lọwọlọwọ eddy ni AM, ni akọkọ ti o fa nipasẹ aaye oofa ti o yatọ akoko.Wọn jẹ iwọn nipasẹ idogba Steinmetz ti o gbooro, eyiti awọn iye-iye rẹ le jẹ igbagbogbo tabi oniyipada da lori awọn ipo iṣẹ10,28,29.
nibiti Khn jẹ ifosiwewe isonu hysteresis ti o gba lati inu aworan atọka isonu mojuto, Ken jẹ ifosiwewe isonu lọwọlọwọ eddy, N ni itọka irẹpọ, Bn ati f jẹ iwuwo ṣiṣan ti o ga julọ ati igbohunsafẹfẹ ti isonu ti kii-sinusoidal, lẹsẹsẹ.Idogba ti o wa loke le jẹ irọrun siwaju bi atẹle10,29:
Lara wọn, K1 ati K2 jẹ ifosiwewe ipadanu mojuto ati isonu lọwọlọwọ eddy (qec), pipadanu hysteresis (qh), ati pipadanu apọju (qex), lẹsẹsẹ.
Fifuye afẹfẹ ati awọn adanu ija jẹ awọn idi akọkọ meji ti awọn adanu ẹrọ ni IM.Afẹfẹ ati awọn adanu ija jẹ 10,
Ninu agbekalẹ, n jẹ iyara iyipo, Kfb jẹ olusọdipúpọ ti awọn ipadanu ija, D jẹ iwọn ila opin ita ti ẹrọ iyipo, l jẹ gigun ti ẹrọ iyipo, G jẹ iwuwo rotor 10.
Ilana akọkọ fun gbigbe ooru laarin ẹrọ jẹ nipasẹ adaṣe ati alapapo inu, bi ipinnu nipasẹ idogba Poisson30 ti a lo si apẹẹrẹ yii:
Lakoko iṣiṣẹ, lẹhin aaye kan ni akoko nigbati moto ba de ipo iduro, ooru ti ipilẹṣẹ le jẹ isunmọ nipasẹ alapapo igbagbogbo ti ṣiṣan ooru dada.Nitorinaa, a le ro pe idari inu ẹrọ naa ni a ṣe pẹlu itusilẹ ti ooru inu.
Gbigbe ooru laarin awọn imu ati oju-aye ti o wa ni ayika ni a kà si convection ti a fi agbara mu, nigbati a ba fi agbara mu omi lati gbe ni itọsọna kan nipasẹ agbara ita.Convection le ṣe afihan bi 30:
nibiti h jẹ olùsọdipúpọ gbigbe ooru (W/m2 K), A ni agbegbe dada, ati ΔT jẹ iyatọ iwọn otutu laarin dada gbigbe ooru ati iyẹfun refrigerant si dada.Nọmba Nusselt (Nu) jẹ wiwọn ti ipin ti convective ati gbigbe ooru gbigbe ni papẹndikula si aala ati pe a yan da lori awọn abuda ti laminar ati ṣiṣan rudurudu.Gẹgẹbi ọna imuduro, nọmba Nusselt ti ṣiṣan rudurudu nigbagbogbo ni nkan ṣe pẹlu nọmba Reynolds ati nọmba Prandtl, ti a fihan bi 30:
nibiti h jẹ olùsọdipúpọ gbigbe ooru convective (W/m2 K), l jẹ ipari abuda, λ jẹ iṣiṣẹ igbona ti ito (W/m K), ati nọmba Prandtl (Pr) jẹ iwọn ti ipin ti olùsọdipúpọ ìtújáde ipa-ọ̀rọ̀ sí ìyàsọ́tọ̀ gbígbóná (tàbí iyara àti sisanra ìbátan ti ààlà ààlà gbígbóná), tí a túmọ̀ sí 30:
nibiti k ati cp jẹ ifarapa igbona ati agbara ooru kan pato ti omi, lẹsẹsẹ.Ni gbogbogbo, afẹfẹ ati omi jẹ awọn itutu ti o wọpọ julọ fun awọn ẹrọ ina mọnamọna.Awọn ohun-ini omi ti afẹfẹ ati omi ni iwọn otutu ibaramu ni a fihan ni Tabili 1.
Awoṣe iwọn otutu IM da lori awọn arosinu wọnyi: ipo iduro 3D, ṣiṣan rudurudu, afẹfẹ jẹ gaasi ti o dara julọ, itankalẹ aibikita, ito Newtonian, ito ailagbara, ipo isokuso, ati awọn ohun-ini igbagbogbo.Nitorinaa, awọn idogba atẹle wọnyi ni a lo lati mu awọn ofin ti itoju ti ibi-, ipa, ati agbara ni agbegbe olomi ṣẹ.
Ninu ọran gbogbogbo, idogba itọju pupọ jẹ dọgba si sisan apapọ apapọ sinu sẹẹli pẹlu omi, ti pinnu nipasẹ agbekalẹ:
Gẹgẹbi ofin keji ti Newton, oṣuwọn iyipada ti ipa ti patiku olomi jẹ dogba si apao awọn ipa ti n ṣiṣẹ lori rẹ, ati pe idogba itọju ipa gbogbogbo le jẹ kikọ ni fọọmu fekito bi:
Awọn ofin ∇p, ∇∙τij, ati ρg ninu idogba loke duro fun titẹ, iki, ati walẹ, lẹsẹsẹ.Media itutu (afẹfẹ, omi, epo, ati bẹbẹ lọ) ti a lo bi awọn itutu ninu awọn ẹrọ ni gbogbo igba ka si Newtonian.Awọn idogba ti o han nibi nikan pẹlu ibatan laini laarin wahala rirẹ ati iyara iyara (oṣuwọn igara) ni papẹndikula si itọsọna rirẹ.Ṣiyesi iki igbagbogbo ati ṣiṣan duro, idogba (12) le yipada si 31:
Gẹgẹbi ofin akọkọ ti thermodynamics, oṣuwọn iyipada ninu agbara ti patiku olomi jẹ dọgba si apao ooru apapọ ti ipilẹṣẹ nipasẹ patiku omi ati agbara apapọ ti a ṣe nipasẹ patiku omi.Fun sisan viscous compressible Newtonian, idogba itoju agbara le ṣe afihan bi31:
nibiti Cp jẹ agbara ooru ni titẹ igbagbogbo, ati pe ọrọ naa ∇ ∙ (k∇T) ni ibatan si adaṣe igbona nipasẹ aala sẹẹli olomi, nibiti k n tọka si adaṣe igbona.Iyipada agbara ẹrọ sinu ooru ni a gbero ni awọn ofin ti \(\ varnothing \) (ie, iṣẹ ifasilẹ viscous) ati pe o jẹ asọye bi:
Nibo \ (\rho \) jẹ iwuwo ti omi, \ (\mu \) jẹ iki ti omi, u, v ati w jẹ agbara ti itọsọna x, y, z ti iyara olomi, lẹsẹsẹ.Oro yii ṣe apejuwe iyipada ti agbara ẹrọ sinu agbara gbona ati pe o le ṣe akiyesi nitori pe o ṣe pataki nikan nigbati iki omi naa ga pupọ ati pe iyara iyara ti omi naa tobi pupọ.Ninu ọran ti sisan ti o duro, ooru kan pato nigbagbogbo ati adaṣe igbona, idogba agbara ti yipada bi atẹle:
Awọn idogba ipilẹ wọnyi jẹ ipinnu fun sisan laminar ninu eto ipoidojuko Cartesian.Bibẹẹkọ, bii ọpọlọpọ awọn iṣoro imọ-ẹrọ miiran, iṣẹ ti awọn ẹrọ itanna jẹ pataki ni nkan ṣe pẹlu awọn ṣiṣan rudurudu.Nitorinaa, awọn idogba wọnyi jẹ atunṣe lati ṣe agbekalẹ ọna aropin Reynolds Navier-Stokes (RANS) fun awoṣe rudurudu.
Ninu iṣẹ yii, eto ANSYS FLUENT 2021 fun awoṣe CFD pẹlu awọn ipo aala ti o baamu ni a yan, gẹgẹbi awoṣe ti a gbero: ẹrọ asynchronous pẹlu itutu afẹfẹ pẹlu agbara ti 100 kW, iwọn ila opin ti rotor 80.80 mm, iwọn ila opin. ti stator 83,56 mm (ti abẹnu) ati 190 mm (ita), ohun air aafo pa 1,38 mm, lapapọ ipari ti 234 mm, iye , awọn sisanra ti awọn egbe 3 mm..
Awọn awoṣe ẹrọ tutu-afẹfẹ SolidWorks ti wa ni akowọle sinu ANSYS Fluent ati ki o ṣe afarawe.Ni afikun, awọn abajade ti o gba ni a ṣayẹwo lati rii daju pe iṣedede ti simulation ti a ṣe.Ni afikun, imudarapọ air-ati omi tutu IM jẹ apẹrẹ nipa lilo sọfitiwia SolidWorks 2017 ati kikopa nipa lilo sọfitiwia ANSYS Fluent 2021 (Nọmba 4).
Awọn apẹrẹ ati awọn iwọn ti awoṣe yii jẹ atilẹyin nipasẹ Siemens 1LA9 aluminiomu jara ati ti a ṣe ni SolidWorks 2017. A ti ṣe atunṣe awoṣe diẹ lati ba awọn iwulo software simulation.Ṣe atunṣe awọn awoṣe CAD nipa yiyọkuro awọn ẹya ti aifẹ, yiyọ awọn fillet, chamfers, ati diẹ sii nigbati o ba ṣe awoṣe pẹlu ANSYS Workbench 2021.
Imudaniloju apẹrẹ kan jẹ jaketi omi, ipari ti eyi ti a pinnu lati awọn esi simulation ti awoṣe akọkọ.Diẹ ninu awọn iyipada ti ṣe simulation jaketi omi lati gba awọn esi to dara julọ nigba lilo ẹgbẹ-ikun ni ANSYS.Orisirisi awọn ẹya ti IM ti han ni ọpọtọ.5a–f.
(A).Rotor mojuto ati IM ọpa.(b) IM stator mojuto.(c) IM stator yikaka.(d) Ita fireemu ti MI.(e) IM omi jaketi.f) apapo ti afẹfẹ ati omi tutu awọn awoṣe IM.
Fọọmu ti a fi sori ẹrọ n pese ṣiṣan afẹfẹ nigbagbogbo ti 10 m/s ati iwọn otutu ti 30 °C lori oju awọn imu.Iwọn ti oṣuwọn ni a yan laileto da lori agbara ti titẹ ẹjẹ ti a ṣe atupale ninu nkan yii, eyiti o tobi ju eyiti a tọka si ninu awọn iwe-iwe.Agbegbe gbigbona pẹlu ẹrọ iyipo, stator, windings stator ati awọn ọpa ẹyẹ rotor.Awọn ohun elo ti stator ati rotor jẹ irin, awọn iyipo ati awọn ọpa ẹyẹ jẹ Ejò, fireemu ati awọn egungun jẹ aluminiomu.Ooru ti a ṣe ni awọn agbegbe wọnyi jẹ nitori awọn iyalẹnu eletiriki, gẹgẹbi alapapo Joule nigbati lọwọlọwọ ita ti kọja nipasẹ okun idẹ, ati awọn iyipada ninu aaye oofa.Awọn oṣuwọn itusilẹ ooru ti awọn oriṣiriṣi awọn paati ni a mu lati oriṣiriṣi awọn iwe ti o wa fun 100 kW IM.
Awọn IM ti o wa ni afẹfẹ ti a ṣepọ ati omi-omi, ni afikun si awọn ipo ti o wa loke, tun wa pẹlu jaketi omi kan, ninu eyiti awọn agbara gbigbe ooru ati awọn ibeere agbara fifa ni a ṣe ayẹwo fun orisirisi awọn oṣuwọn ṣiṣan omi (5 l / min, 10 l / min. ati 15 l / min).Yi àtọwọdá ti a ti yan bi awọn kere àtọwọdá, niwon awọn esi ko yi significantly fun awọn sisan ni isalẹ 5 L/min.Ni afikun, oṣuwọn sisan ti 15 L / min ni a yan bi iye ti o pọju, niwon agbara fifun pọ si ni pataki bi o tilẹ jẹ pe iwọn otutu naa tẹsiwaju lati ṣubu.
Orisirisi awọn awoṣe IM ni a gbe wọle si ANSYS Fluent ati ṣatunkọ siwaju sii nipa lilo Apẹrẹ Apẹrẹ ANSYS.Siwaju sii, apoti ti o ni apẹrẹ apoti pẹlu awọn iwọn 0.3 × 0.3 × 0.5 m ni a kọ ni ayika AD lati ṣe itupalẹ iṣipopada ti afẹfẹ ni ayika ẹrọ ati ṣe iwadi yiyọ ooru sinu oju-aye.Awọn itupalẹ ti o jọra ni a ṣe fun iṣọpọ afẹfẹ- ati awọn IM ti omi tutu.
Awoṣe IM jẹ apẹrẹ nipa lilo awọn ọna nọmba CFD ati FEM.Meshes ti wa ni itumọ ti ni CFD lati pin agbegbe kan si nọmba kan ti awọn paati lati le wa ojutu kan.Awọn meshes Tetrahedral pẹlu awọn iwọn eroja ti o yẹ ni a lo fun geometry eka gbogbogbo ti awọn paati ẹrọ.Gbogbo awọn atọkun ti kun pẹlu awọn fẹlẹfẹlẹ 10 lati gba awọn abajade gbigbe ooru dada deede.Awọn geometry akoj ti awọn awoṣe MI meji ti han ni Ọpọtọ.6a, b.
Idogba agbara gba ọ laaye lati kawe gbigbe ooru ni awọn agbegbe pupọ ti ẹrọ naa.Awoṣe rudurudu K-epsilon pẹlu awọn iṣẹ odi boṣewa ni a yan lati ṣe awoṣe rudurudu ni ayika ita ita.Awọn awoṣe gba sinu iroyin agbara kainetik (Ek) ati rudurudu dissipation (epsilon).Ejò, aluminiomu, irin, afẹfẹ ati omi ni a yan fun awọn ohun-ini boṣewa wọn fun lilo ninu awọn ohun elo wọn.Awọn oṣuwọn ifasilẹ ooru (wo Tabili 2) ni a fun bi awọn igbewọle, ati awọn ipo agbegbe agbegbe batiri ti o yatọ si ti ṣeto si 15, 17, 28, 32. Iyara afẹfẹ lori apoti ọkọ ayọkẹlẹ ti ṣeto si 10 m / s fun awọn awoṣe ọkọ ayọkẹlẹ mejeeji, ati ni afikun, awọn oṣuwọn omi oriṣiriṣi mẹta ni a gba sinu iroyin fun jaketi omi (5 l / min, 10 l / min ati 15 l / min).Fun išedede nla, awọn iyokù fun gbogbo awọn idogba ni a ṣeto dogba si 1 × 10–6.Yan SIMPLE (Ọna Idakeji fun Awọn idogba Ipa) algorithm lati yanju awọn idogba Navier Prime (NS).Lẹhin ti ipilẹṣẹ arabara ti pari, iṣeto yoo ṣiṣẹ awọn aṣetunṣe 500, bi o ṣe han ni Nọmba 7.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Keje-24-2023