水冷式電機(jī)熱特性仿真研究開題報告

1、 安徽建筑大學(xué)機(jī)電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課 題: 水冷式電機(jī)熱特性仿真研究 專 業(yè): 過程裝備與控制工程 班 級: 11過控2班 學(xué)生姓名: 何葉青 學(xué) 號: 11210060208 指導(dǎo)教師: 唐志國 填表日期: 2015.3.10 安徽建筑大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院二一五年三月 制表說 明1.抓好畢業(yè)設(shè)計（論文）的開題報告是保證畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié).為了加強(qiáng)對畢業(yè)設(shè)計（論文）的過程管理，規(guī)范畢業(yè)設(shè)計（論文）的開題報告,特印發(fā)此表。2.畢業(yè)生一般應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計前期準(zhǔn)備過程中,通過文獻(xiàn)調(diào)研，主動跟指導(dǎo)教師討論,完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的開題報告。3.此表經(jīng)過指導(dǎo)教師和有關(guān)人員簽字后

2、,一份由指導(dǎo)教師保存，一份交系教務(wù)辦公室,一份上交教務(wù)處。4.畢業(yè)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯時，必須提交這份畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告。一 簡表學(xué)生簡況姓名何葉青性別男出生年月1994.01入學(xué)時間2011.9學(xué)號11210060208專業(yè)過程裝備與控制工程班級2班畢業(yè)設(shè)計論文課題名稱水冷式電機(jī)熱特性仿真研究課題來源 指導(dǎo)老師擬題類型 論文設(shè)計內(nèi)容和意義摘要 新能源汽車要求驅(qū)動電機(jī)功率大、體積小，溫升是影響其功率密度提高的主要原因之一。因此研究汽車電機(jī)冷卻技術(shù)，特別是改進(jìn)設(shè)計還不完善的冷卻水套，對降低汽車電機(jī)溫度，使電機(jī)能夠安全穩(wěn)定的運行有重要意義。利用流體力學(xué)理論和傳熱學(xué)理論，本文提出在底部增加

3、散熱球的設(shè)想。通過構(gòu)建一個水管模型，比較添加散熱球與不添加散熱球?qū)Τ隹跍囟鹊挠绊?，證明添加散熱球散熱效果更好;為了減少水阻且提出了圓潤水道拐彎的方法，仿真證明此法得當(dāng)。這兩種設(shè)想為更好的設(shè)計電機(jī)冷卻水套在細(xì)節(jié)上作了改進(jìn)。本文以ldcm105-4, 45kw的汽車水冷電動機(jī)為例，計算出電機(jī)各部分鐵耗、銅耗等損耗，將這些損耗折算成相應(yīng)部位的功率密度。之后，建立電機(jī)定子及其水套的三維模型，對模型進(jìn)行剖分，把功率密度、材料、流體域、出口速度、入口速度等邊界條件帶入，計算出實驗室現(xiàn)有模型的溫度變化圖和流量分布圖。仿真的結(jié)果暴露了原有模型的一些缺陷，本人對模型改進(jìn)，改進(jìn)模型與原模型進(jìn)行了仿真對比分析，顯示

4、新設(shè)計模型較原有模型散熱能力更強(qiáng)。改進(jìn)模型的提出為更好的設(shè)計電機(jī)冷卻水套在整體上做了改進(jìn)。本文又以改進(jìn)模型為樣本，研究電機(jī)冷卻系統(tǒng)的流體流速對電機(jī)內(nèi)溫度分布的影響。在流量和熱源不變的基礎(chǔ)上，改變水速，得到了流體流速和電機(jī)內(nèi)溫度的關(guān)系曲線。最后，結(jié)合本文在細(xì)節(jié)和整體上的研究成果，經(jīng)過綜合分析，集合優(yōu)點，以新設(shè)計模型為基礎(chǔ)，本人提出了一種全新的模型設(shè)想。二 選題依據(jù)1. 闡述該選題的研究意義，分析跟該課題有關(guān)的國內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢隨著石油危機(jī)的出現(xiàn)，全球范圍內(nèi)能源問題成為關(guān)注的焦點，人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)，然而，公交車作為城市主要污染源之一卻成為人們生活中不可缺少的交通工具，汽車工業(yè)環(huán)保、節(jié)能

5、的呼聲不斷提高，電動汽車作為新能源汽車將是21世紀(jì)清潔、高效和節(jié)能的發(fā)展趨勢。近幾年來，電機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，推動了我國電機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，電機(jī)在汽車驅(qū)動的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，直流電機(jī)、交流電機(jī)、無刷電機(jī)、異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等作為驅(qū)動電機(jī)已取得了較好的應(yīng)用效果。在溫度場方面，國外學(xué)者也有大量科研成果。1976年，a. f.armor等人利用差分法分析了汽輪電機(jī)定子的全域溫度場，使各國專家眼前一亮，特別是電機(jī)溫度場方面的分析起到了劃時代的意義，但是在熱傳遞方面，尤其是繞組和定子繞組間傳熱方面有一些不足。 yangsoo lee, hyang-beom lee, son

6、g-yop hahn，對定子缺相時和短路情況下多相感應(yīng)電機(jī)溫度場展開了深入的研究。此后，jbtiouen,r, mezani,s, cannistra, g等學(xué)者采用熱源分析和近似溫度處理等方法仿真了溫度變化圖，對比了這些方法的實用性。國內(nèi)學(xué)者胡敏強(qiáng)等人提出了圓柱坐標(biāo)系下分析有限元模型的一種新型計算方法，適合分析電機(jī)溫度場，剖分單元為拱形單元，可以對整個電機(jī)全域溫度場進(jìn)行分析。哈爾濱理工大學(xué)的李偉力教授也在此方面做了大量研究，完成了許多電機(jī)的溫度場計算，特別是在絕緣老化分析及繞組內(nèi)部結(jié)構(gòu)對溫度的影響方面成果顯著。2. 國內(nèi)外主要參考文獻(xiàn)（列出作者、論文名稱、期刊名稱、出 版年月）1 韓占忠，王

7、敬，蘭小平編fluent流體工程仿真計算實例與應(yīng)用m北京：北京理工大學(xué)出版社，20042 王福軍編著計算流體動力學(xué)分析cfd軟件原理與應(yīng)用m北京：清華大學(xué)出版社，20043 柯坷.新能源汽車發(fā)展恰逢其時j.中國汽車界，2009, (5): 34-35.4 李翠萍，柴鳳，程樹康.冷卻水流速對汽車水冷電機(jī)溫升影響研究j.電機(jī)與控制學(xué)報，2012, 34(2): 1-5.5 吳銀龍，陸顯斌.高壓電機(jī)內(nèi)部流體場計算與分析j.防爆電機(jī)，2011,32(3): 231一234. 6 yangsoo lee，hyang-beom lee，song-yop hahn，etc .temperature anal

8、ysis of induction motor with distributed heat sources by finite elementmethodjieee transactions on magnetics, 1997，33(2): 1718一1721.7 ibtiouen r, mezani s，touhami o .application of lumped parameter sandfinite element methods to the thermal modeling of an induction motorc.electric machines and drives

9、 conference,ieee international, 2011:505一507.三 研究內(nèi)容 1、通過資料查閱，了解新能源汽車電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點、基本原理、技術(shù)特性及其在相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展，了解cfd仿真技術(shù)的應(yīng)用情況。2、學(xué)習(xí)掌握仿真軟件ansys &fluent等cfd軟件。3、擬定相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行水冷式電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算,繪制圖紙。4、進(jìn)行水冷式電機(jī)散熱特性的cfd數(shù)值模擬，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行水冷電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計。四 研究方案擬采用的研究方法，技術(shù)路線,可行性分析。 通過查閱資料，搜集優(yōu)化設(shè)計水冷電機(jī)的最新技術(shù)，了解自身方案的不足，找到解決方法，論證可行性。在實踐部分，要熟悉fluent仿真軟件的應(yīng)用，能夠熟練的繪制圖紙。調(diào)試部分以實驗為基礎(chǔ)，反復(fù)試驗知道出現(xiàn)預(yù)期結(jié)果。五 工作進(jìn)度的大致安排序 號設(shè)計（論文）各階段名稱日期（周數(shù)）1資料