電機尺度范圍內的泰勒渦流演變及換熱特性研究.pdf

1、電機冷卻技術在電機設計中變得越來越重要。電機運行時，在轉子的旋轉作用下會使氣隙內部產生泰勒渦流，這種渦旋流動直接影響電機內部的熱量傳遞的效果，從而影響了電機各部件的溫升，因而對電機內的泰勒渦流及其換熱特性進行研究是非常必要的。
　　本文基于計算流體動力學(CFD)理論，利用有限體積法，研究電機氣隙內的泰勒渦流以及定、轉子側壁面的換熱特性。研究過程遵循由易到難的思路，首先對最基本的電機氣隙簡化模型—經典的同軸套管環(huán)形氣隙內的泰勒渦流

2、進行數(shù)值模擬，并與前人的對流換熱實驗關聯(lián)式進行對比驗證；然后根據小型電機內存在的兩種冷卻方式—軸向通風冷卻系統(tǒng)和徑向通風冷卻系統(tǒng)，分別建立相應的定、轉子氣隙模型，研究軸向通風冷卻時凹槽結構對氣隙內的泰勒渦流和換熱特性的影響、以及較大型電機中徑向通風冷卻時定、轉子側射流對氣隙內泰勒渦流和換熱特性的影響；最后，以一臺搭建的電機旋轉流實驗裝置為研究對象，考慮在軸向流動、轉子壁面的旋轉作用、定、轉子側的射流以及反向流動等多重因素下，分析實驗裝置

3、內的泰勒渦流與定、轉子側壁面的換熱特征，并與實驗結果進行對比驗證。研究結果表明：在多風路通風系統(tǒng)中，反向流動與軸向流動方向相反時會抑制氣隙內的對流換熱，在各個影響因素中，軸向流動對氣隙內的泰勒渦流和定、轉子側壁面的換熱特性影響最大，其次是旋轉射流的影響。數(shù)值計算結果與實驗相比，誤差都在15％的范圍內，結果較可靠。
　　本文的研究提供了各種電機氣隙內的泰勒渦流及其對定、轉子側壁面的換熱特性，研究成果可為電機氣隙內的通風冷卻研究和電機