Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Mampiasa kinova mpitety tranonkala manana fanohanana CSS voafetra ianao.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Mandritra izany fotoana izany, mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia asehoy ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript.
Noho ny fandaniana amin'ny fampandehanana sy ny faharetan'ny motera, ny paikadin'ny fitantanana mafana amin'ny maotera dia tena zava-dehibe.Ity lahatsoratra ity dia namolavola paikady fitantanana mafana ho an'ny motera induction mba hanomezana faharetana tsara kokoa sy hanatsara ny fahombiazany.Fanampin'izany, nisy ny famerenana be dia be ny literatiora momba ny fomba fampangatsiahana motera.Ny vokatra lehibe indrindra dia omena ny kajy mafana amin'ny maotera asynchronous asynchronous misy rivotra mahery vaika, amin'ny fiheverana ny olana malaza amin'ny fizarana hafanana.Fanampin'izany, ity fanadihadiana ity dia manolotra fomba fiasa mitambatra miaraka amin'ny paikadin'ny fampangatsiahana roa na maromaro mba hamaliana ny filana ankehitriny.Ny fandinihana isa momba ny maodely motera asynchronous 100 kW ary ny maodely fitantanana mafana kokoa amin'ny maotera iray ihany, izay ahafahana mampitombo be ny fahombiazan'ny motera amin'ny alàlan'ny fampifangaroana ny rivotra sy ny rafitra fampangatsiahana rano mitambatra, notanterahina.Ny rafitra iray misy rivotra mangatsiaka sy rano mangatsiaka dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny SolidWorks 2017 sy ANSYS Fluent 2021 version.Ny fikorianan'ny rano telo samihafa (5 L/min, 10 L/min, ary 15 L/min) no nodinihina tamin'ny motera induction fampangatsiahana mahazatra ary nohamarinina tamin'ny fampiasana loharano azo navoaka.Ny fanadihadiana dia mampiseho fa ho an'ny tahan'ny fikorianan'ny samy hafa (5 L / min, 10 L / min ary 15 L / min tsirairay avy) dia nahazo fampihenana ny mari-pana mifanaraka amin'ny 2,94%, 4,79% ary 7,69%.Noho izany, ny valiny dia mampiseho fa ny motera induction tafiditra dia afaka mampihena tsara ny mari-pana raha oharina amin'ny motera induction misy rivotra.
Ny maotera elektrika dia iray amin'ireo zava-baovao lehibe indrindra amin'ny siansa injeniera maoderina.Ny motera elektrika dia ampiasaina amin'ny zava-drehetra manomboka amin'ny kojakoja ao an-tokantrano ka hatramin'ny fiara, ao anatin'izany ny indostrian'ny fiara sy aerospace.Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, nitombo ny lazan'ny motera induction (AM) noho ny torque fanombohana avo lenta, ny fanaraha-maso ny hafainganam-pandeha tsara ary ny fahaiza-manao be loatra (sary 1).Ny motera induction dia tsy vitan'ny hoe mamiratra ny takamoanao, fa manome hery ny ankamaroan'ny gadget ao an-tranonao, manomboka amin'ny borosy nify ka hatramin'ny Tesla anao.Ny angovo mekanika ao amin'ny IM dia noforonin'ny fifandraisana amin'ny sahan'andriamby an'ny stator sy ny rotaka.Fanampin'izany, safidy azo atao ny IM noho ny famatsiana metaly tsy fahita firy.Na izany aza, ny fatiantoka lehibe amin'ny AD dia ny androm-piainany sy ny fahombiazany dia tena saro-pady amin'ny mari-pana.Ny motera induction dia mandany manodidina ny 40% amin'ny herinaratra eran'izao tontolo izao, izay tokony hitarika antsika hieritreritra fa ny fitantanana ny fanjifana herinaratra an'ireny milina ireny dia zava-dehibe.
Ny equation Arrhenius dia milaza fa isaky ny fiakarana 10°C amin'ny mari-pana miasa dia ahena antsasany ny fiainan'ny motera manontolo.Noho izany, mba hiantohana ny fahamendrehana sy hampitombo ny famokarana ny milina, dia ilaina ny mitandrina ny fanaraha-maso mafana ny tosidra.Taloha, tsy noraharahaina ny famakafakana mafana ary ireo mpanamboatra maotera dia nihevitra ny olana teo amin'ny periphery ihany, mifototra amin'ny traikefa amin'ny famolavolana na ny fari-pahaizan'ny refy hafa toy ny hakitroky ny ankehitriny, sns. toe-javatra fanafanana tranga, niteraka ny fitomboan'ny milina ny haben'ny ary noho izany ny fiakaran'ny vidiny.
Misy karazany roa ny famakafakana mafana: ny famakafakana ny faritra mitambatra sy ny fomba nomerika.Ny tombony lehibe amin'ny fomba famakafakana dia ny fahafahana manao kajy haingana sy marina.Na izany aza, ny ezaka be dia be atao mba hamaritana ny circuits amin'ny fahitsiana ampy mba simulation ny lalana mafana.Amin'ny lafiny iray, ny fomba nomerika dia zaraina amin'ny dynamics fluid computational (CFD) sy ny fandalinana thermal structural (STA), izay samy mampiasa famakafakana singa voafetra (FEA).Ny tombony amin'ny famakafakana isa dia mamela anao hanao modely ny jeometrika amin'ny fitaovana.Na izany aza, mety ho sarotra indraindray ny fametrahana ny rafitra sy ny kajy.Ny lahatsoratra siantifika resahina etsy ambany dia ohatra voafantina momba ny famakafakana mafana sy elektromagnetika amin'ny motera induction maoderina isan-karazany.Ireo lahatsoratra ireo dia nanosika ny mpanoratra handalina ny trangan-javatra mafana amin'ny motera asynchronous sy ny fomba fampangatsiahana azy ireo.
Pil-Wan Han1 dia nirotsaka tamin'ny famakafakana mafana sy elektromagnetika ny MI.Ny fomba famakafakana ny faritra mivondrona dia ampiasaina amin'ny famakafakana mafana, ary ny fomba fiasa amin'ny singa misy fetra magnetika miovaova dia ampiasaina amin'ny famakafakana elektromagnetika.Mba hanomezana tsara ny fiarovana ny enta-mavesatry ny hafanana amin'ny fampiharana indostrialy rehetra, ny mari-pana amin'ny fihodinan'ny stator dia tsy maintsy tombanana azo antoka.Ahmed et al.2 dia nanolotra modely tambajotra hafanana ambony kokoa mifototra amin'ny fiheverana mafana sy thermodynamika lalina.Ny fampivoarana ny fomba fanodinkodinana mafana ho an'ny tanjona fiarovana ny hafanana indostrialy dia mahazo tombony amin'ny vahaolana analitika sy ny fandinihana ny mari-pamantarana mafana.
Nair et al.3 dia nampiasa famakafakana mitambatra amin'ny 39 kW IM sy ny famakafakana thermal numerical 3D mba haminavina ny fizarana mafana amin'ny milina elektrika.Ying et al.4 dia nanadihady ireo IMs feno fan-cooled feno (TEFC) miaraka amin'ny fanombanana ny mari-pana 3D.Moon et al.5 dia nandinika ny toetran'ny fikorianan'ny hafanana amin'ny IM TEFC tamin'ny fampiasana CFD.Ny modely tetezamita maotera LPTN dia nomen'i Todd et al.6.Ny angon-drakitra momba ny maripana andrana dia ampiasaina miaraka amin'ny mari-pana kajy azo avy amin'ny modely LPTN natolotra.Peter et al.7 dia nampiasa CFD handinihana ny fikorianan'ny rivotra izay misy fiantraikany amin'ny fihetsiky ny motera elektrika.
Cabral et al8 dia nanolotra modely mafana IM tsotra izay nahazoana ny mari-pana amin'ny milina amin'ny alàlan'ny fampiharana ny equation diffusion hafanana cylinder.Nategh et al.9 dia nandalina ny rafitra maotera traction mandeha amin'ny tenany manokana amin'ny fampiasana CFD mba hitsapana ny fahamarinan'ny singa optimized.Noho izany, azo ampiasaina amin'ny famakafakana ny mari-pana amin'ny motera induction ny fandalinana isa sy andrana, jereo ny aviavy.2.
Yinye et al.10 dia nanolotra drafitra hanatsarana ny fitantanana mafana amin'ny alàlan'ny fanararaotana ny toetran'ny hafanana mahazatra amin'ny fitaovana mahazatra sy ny loharano mahazatra amin'ny fahaverezan'ny ampahany amin'ny milina.Marco et al.11 dia nanolotra fepetra ho an'ny famolavolana rafitra fampangatsiahana sy palitao rano ho an'ny kojakoja milina mampiasa ny maodely CFD sy LPTN.Yaohui et al.12 dia manome torolalana isan-karazany amin'ny fisafidianana fomba fampangatsiahana mety sy fanombanana ny zava-bita eo am-piandohan'ny dingan'ny famolavolana.Nell et al.13 dia nanolo-kevitra ny hampiasa modely ho an'ny simulation electromagnetic-thermal ho an'ny soatoavina isan-karazany, ny haavon'ny antsipiriany ary ny herin'ny kajy ho an'ny olana multifizika.Jean et al.14 sy Kim et al.15 dia nandinika ny fizarana mari-pana amin'ny motera induction mangatsiaka amin'ny alàlan'ny sehatra FEM 3D miaraka.Kajio ny angona fidirana amin'ny alàlan'ny famakafakana saha 3D eddy ankehitriny hahitana ny fatiantoka Joule ary ampiasao izany ho an'ny fanadihadiana mafana.
Michel et al.16 nampitaha ny mahazatra centrifugal cooling mpankafy amin'ny axial mpankafy ny endrika isan-karazany amin'ny alalan'ny simulations sy ny fanandramana.Ny iray amin'ireo endrika ireo dia nahavita fanatsarana kely nefa manan-danja amin'ny fahombiazan'ny maotera nefa mitazona ny mari-pana miasa mitovy.
Lu et al.17 dia nampiasa ny fomba fizaran-tany magnetika mitovy amin'ny modely Boglietti mba hanombanana ny fatiantoka vy eo amin'ny tadin'ny motera induction.Ny mpanoratra dia mihevitra fa ny fizarana ny hakitroky ny flux magnetika amin'ny fizarana rehetra ao anatin'ny motera spindle dia mitovy.Nampitahain'izy ireo tamin'ny valin'ny famakafakana singa voafetra sy ny maodely andrana.Ity fomba ity dia azo ampiasaina amin'ny famakafakana mazava ny MI, saingy voafetra ny fahamarinany.
18 dia manolotra fomba isan-karazany amin'ny famakafakana ny saha elektromagnetika amin'ny motera induction linear.Anisan'izany ny fomba fanombanana ny fatiantoka herinaratra amin'ny lalamby mihetsika sy ny fomba faminaniany ny fiakaran'ny mari-pana amin'ny motera induction linear.Ireo fomba ireo dia azo ampiasaina hanatsarana ny fahombiazan'ny fiovan'ny angovo amin'ny motera induction linear.
Zabdur et al.19 dia nanadihady ny fahombiazan'ny palitao mangatsiaka tamin'ny fampiasana fomba nomerika telo.Ny palitao mangatsiaka dia mampiasa rano ho loharanon'ny coolant ho an'ny IM dingana telo, izay manan-danja amin'ny hery sy ny mari-pana ambony indrindra ilaina amin'ny paompy.Rippel et al.20 dia nanao patanty fomba fiasa vaovao amin'ny rafitra fampangatsiahana ranon-javatra antsoina hoe cooling laminated transverse, izay ikorianan'ny vata fampangatsiahana amin'ny faritra tery miforona amin'ny lavaka eo amin'ny lamination magnetika.Deriszade et al.21 dia nanadihady andrana ny fampangatsiahana ny motera traction amin'ny indostrian'ny fiara amin'ny alàlan'ny fifangaroan'ny ethylene glycol sy ny rano.Tombanana ny fahombiazan'ny fangaro isan-karazany miaraka amin'ny famakafakana fluide mikorontana CFD sy 3D.Ny fanadihadiana natao tamin'ny simulation nataon'i Boopathi et al.22 dia nampiseho fa ny mari-pana amin'ny maotera mangatsiaka rano (17-124 ° C) dia kely kokoa noho ny an'ny motera mangatsiaka (104-250 ° C).Ny mari-pana ambony indrindra amin'ny motera vita amin'ny rano aluminium dia mihena 50,4%, ary ny mari-pana ambony indrindra amin'ny motera rano mangatsiaka PA6GF30 dia mihena 48,4%.Bezukov et al.23 dia nanombantombana ny fiantraikan'ny fananganana mizana eo amin'ny conductivity mafana amin'ny rindrin'ny motera miaraka amin'ny rafitra fampangatsiahana ranon-javatra.Ny fanadihadiana dia naneho fa ny sarimihetsika oxide 1,5 mm matevina dia mampihena 30% ny famindrana hafanana, mampitombo ny fanjifana solika ary mampihena ny herin'ny maotera.
Tanguy et al.24 dia nanao fanandramana tamin'ny taham-pidirana isan-karazany, ny mari-pana amin'ny solika, ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana ary ny fomba fampidirana ho an'ny motera elektrika mampiasa menaka fanosotra ho coolant.Nisy fifandraisana matanjaka niorina teo amin'ny tahan'ny fikorianan'ny rivotra sy ny fahombiazan'ny fampangatsiahana ankapobeny.Ha et al.25 dia nanoro hevitra ny hampiasana ny nozzles mitete ho toy ny nozzle mba hizarana mitovy ny sarimihetsika solika sy hampitombo ny fahombiazan'ny fampangatsiahana maotera.
Nandi et al.26 dia nanadihady ny fiantraikan'ny fantsona hafanana miendrika L eo amin'ny fahombiazan'ny maotera sy ny fitantanana mafana.Ny ampahany evaporator sodina hafanana dia apetraka ao amin'ny casing maotera na nalevina ao amin'ny maotera shaft, ary ny condenser ampahany dia apetraka sy mangatsiatsiaka amin'ny mivezivezy ranon-javatra na rivotra.Bellettre et al.27 dia nandinika rafitra fampangatsiahana mafy-liquid PCM ho an'ny stator maotera mandalo.Ny PCM dia mameno ny loha mihodinkodina, mampihena ny mari-pana amin'ny alàlan'ny fitehirizana angovo mafana.
Noho izany, ny fahombiazan'ny maotera sy ny mari-pana dia tombanana amin'ny fampiasana paikady fampangatsiahana samihafa, jereo ny aviavy.3. Ireo faritra mangatsiaka ireo dia natao hifehezana ny mari-pana amin'ny fihodinana, takelaka, loha mihodinkodina, andriamby, faty ary takelaka farany.
Ny rafitra fampangatsiahana ranon-javatra dia fantatra amin'ny famindrana hafanana mahomby.Na izany aza, mandany angovo be dia be ny paompy coolant manodidina ny motera, izay mampihena ny herin'ny motera mahomby.Ny rafitra fampangatsiahana rivotra kosa dia fomba fampiasa be dia be noho ny vidiny mora sy mora ny fanavaozana.Na izany aza, mbola tsy mahomby kokoa noho ny rafitra fampangatsiahana ranon-javatra.Ilaina ny fomba fiasa mitambatra izay afaka manambatra ny fahombiazan'ny famindrana hafanana avo amin'ny rafitra mangatsiaka mangatsiaka miaraka amin'ny vidiny ambany amin'ny rafitra misy rivotra tsy mandany angovo fanampiny.
Ity lahatsoratra ity dia mitanisa sy manadihady ny fahaverezan'ny hafanana amin'ny AD.Ny mekanika amin'ity olana ity, ary koa ny hafanana sy ny fampangatsiahana ny motera induction, dia hazavaina ao amin'ny fizarana Heat Loss in Induction Motors amin'ny alàlan'ny Paikady Cooling.Ny fahaverezan'ny hafanana amin'ny fototry ny motera induction dia avadika ho hafanana.Noho izany, ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny fomba fifindran'ny hafanana ao anaty motera amin'ny alàlan'ny conduction sy forced convection.Ny maodely mafana amin'ny IM mampiasa ny fitohizan'ny equations, Navier-Stokes/momentum equations ary ny angovo equations.Ny mpikaroka dia nanao fanadihadiana momba ny hafanana sy nomerika momba ny IM mba hanombanana ny mari-pana amin'ny fihodinan'ny stator ho an'ny tanjona tokana hifehezana ny fitondrana mafana amin'ny motera elektrika.Ity lahatsoratra ity dia mifantoka amin'ny famakafakana mafana amin'ny IM mangatsiaka rivotra sy ny famakafakana mafana amin'ny IM miaraka amin'ny rivotra mangatsiaka sy rano mangatsiaka amin'ny fampiasana modely CAD sy simulation ANSYS Fluent.Ary ny tombon-dahiny mafana amin'ny maodely nohatsaraina mitambatra amin'ny rafitra fampangatsiahana rivotra sy rano dia nodinihina lalina.Araka ny voalaza etsy ambony, ireo antontan-taratasy voatanisa eto dia tsy famintinana ny toe-java-kanto eo amin'ny sehatry ny trangan-javatra mafana sy ny fampangatsiahana ny motera induction, fa manondro olana maro izay tokony hovahana mba hahazoana antoka ny fiasan'ny motera induction azo antoka. .
Ny fahaverezan'ny hafanana matetika dia mizara ho very varahina, fahaverezan'ny vy ary fatiantoka ara-mekanika.
Ny fatiantoka varahina dia vokatry ny fanafanana Joule noho ny fanoherana ny conducteur ary azo isaina ho 10.28:
izay q̇g dia ny hafanana aterak'izany, I sy Ve dia ny ankehitriny sy ny voltase nominal, tsirairay avy, ary ny Re dia ny fanoherana varahina.
Ny fahaverezan'ny vy, fantatra ihany koa amin'ny hoe fatiantoka parasitika, no karazana fatiantoka lehibe faharoa mahatonga ny hysteresis sy ny fatiantoka amin'izao fotoana izao ao amin'ny AM, indrindra vokatry ny sahan'andriamby miovaova fotoana.Izy ireo dia isaina amin'ny alàlan'ny equation Steinmetz miitatra, izay ny coefficients dia azo raisina ho miovaova na miovaova arakaraka ny fepetra fiasana10,28,29.
izay ny Khn dia ny fatiantoka hysteresis azo avy amin'ny kisary fatiantoka fototra, ny Ken dia ny fatiantoka amin'izao fotoana izao, N ny mari-pamantarana harmonic, ny Bn ary ny f dia ny hakitroky ny flux faratampony sy ny fatran'ny fientanam-po tsy sinusoidal.Ny equation etsy ambony dia azo tsotsotra kokoa toy izao manaraka izao 10,29:
Anisan'izany ny K1 sy K2 dia ny fatiantoka fototra sy ny fahaverezan'ny eddy (qec), ny fahaverezan'ny hysteresis (qh), ary ny fatiantoka be loatra (qex).
Ny enta-mavesatry ny rivotra sy ny fahasahiranana no antony roa lehibe mahatonga ny fatiantoka mekanika ao amin'ny IM.Ny fatiantoka amin'ny rivotra sy ny friction dia 10,
Ao amin'ny formula, n ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana, Kfb ny coefficient ny fatiantoka friction, D ny savaivony ivelany ny rotor, l ny halavan'ny rotor, G ny lanjan'ny rotor 10.
Ny mekanika voalohany amin'ny famindrana hafanana ao anatin'ny motera dia amin'ny alàlan'ny conduction sy fanafanana anatiny, araka ny voafaritry ny Poisson equation30 ampiharina amin'ity ohatra ity:
Mandritra ny fandidiana, aorian'ny fotoana iray rehefa tonga amin'ny fanjakana tsy miova ny maotera, ny hafanana ateraky ny hafanana dia azo tombanana amin'ny alàlan'ny hafanana tsy tapaka amin'ny fiovaovan'ny hafanana.Noho izany dia azo heverina fa ny conduction ao anatin'ny maotera dia tanterahina miaraka amin'ny famoahana ny hafanana anatiny.
Ny fifindran'ny hafanana eo amin'ny vombony sy ny atmosfera manodidina dia heverina ho convection an-tery, rehefa voatery mihetsika amin'ny lalana iray ny fluid amin'ny alàlan'ny hery ivelany.Ny convection dia azo lazaina ho 30:
izay h dia ny hafanana famindrana hafanana (W / m2 K), A ny faritra ambonin'ny, ary ΔT dia ny hafanana hafanana eo amin'ny ambonin'ny famindrana hafanana sy ny refrigerant perpendicular amin'ny ambonin'ny.Ny isa Nusselt (Nu) dia fandrefesana ny tahan'ny famindrana hafanana convective sy conductive perpendicular amin'ny sisintany ary voafidy mifototra amin'ny toetran'ny laminar sy ny fikorianan'ny rivotra.Araka ny fomba fiasa, ny isa Nusselt amin'ny fikorianan'ny rivotra dia matetika mifandray amin'ny isa Reynolds sy ny isa Prandtl, aseho ho 30:
izay h dia ny convective hafanana famindrana coefficient (W/m2 K), l ny toetra halavany, λ dia ny mafana conductivity ny fluide (W/m K), ary ny Prandtl isa (Pr) dia refin'ny ny tahan'ny. ny coefficient diffusion momentum amin'ny diffusivity mafana (na ny hafainganam-pandeha sy ny hatevin'ny habe amin'ny sosona sisintany mafana), voafaritra ho 30:
izay k sy cp dia ny conductivity mafana sy ny hafanana manokana fahafahan'ny ranoka, tsirairay avy.Amin'ny ankapobeny, ny rivotra sy ny rano no coolant mahazatra indrindra ho an'ny motera elektrika.Ny toetran-dranon'ny rivotra sy ny rano amin'ny mari-pana manodidina dia aseho amin'ny tabilao 1.
Ny modelim thermal IM dia mifototra amin'ireto vinavina manaraka ireto: 3D steady state, turbullent flow, rivotra dia entona idealy, taratra tsinontsinona, fluid Newtonian, fluid incompressible, toe-javatra tsy mitongilana, ary fananana tsy tapaka.Noho izany, ireto fampitoviana manaraka ireto dia ampiasaina mba hanatanterahana ny lalàna momba ny fiarovana ny faobe, ny tosika ary ny angovo ao amin'ny faritra misy rano.
Amin'ny tranga ankapobeny, ny fitovian'ny fiarovana faobe dia mitovy amin'ny fikorianan'ny faobe harato ao amin'ny sela misy rano, voafaritry ny formula:
Araka ny lalàna faharoa an'i Newton, ny tahan'ny fiovaovan'ny rivotry ny poti-drano dia mitovy amin'ny fitambaran'ny hery miasa eo aminy, ary azo soratana amin'ny endrika vetaveta ny fampitoviana ankapobeny momba ny fiarovana amin'ny fotoana:
Ny teny ∇p, ∇∙τij, ary ρg ao amin'ny equation etsy ambony dia maneho ny tsindry, ny viscosity ary ny gravité.Ny fitaovana fampangatsiahana (rivotra, rano, menaka, sns) ampiasaina ho coolant amin'ny milina dia heverina ho Newtonian.Ny fampitoviana aseho eto dia tsy misy afa-tsy ny fifandraisana tsipika misy eo amin'ny tsindrin-tsofina sy ny gradient velocity (tahan'ny fanerena) mifanandrify amin'ny fitarihana.Raha jerena ny viscosity tsy tapaka sy ny fikorianan'ny toetr'andro, ny equation (12) dia azo ovaina ho 31:
Araka ny lalàna voalohany momba ny thermodynamika, ny tahan'ny fiovan'ny angovo amin'ny poti-drano dia mitovy amin'ny fitambaran'ny hafanana harato nateraky ny poti-drano sy ny herin'aratra vokarin'ny poti-drano.Ho an'ny fikorianan'ny viscous compressible Newtoniana, ny fitovian'ny fitehirizana angovo dia azo aseho ho 31:
izay ny Cp dia ny fahafahan'ny hafanana amin'ny tsindry tsy tapaka, ary ny teny ∇ ∙ (k∇T) dia mifandray amin'ny conductivity mafana amin'ny alalan'ny sisin-tanin'ny sela ranoka, izay k dia manondro ny conductivity mafana.Ny fiovan'ny angovo mekanika ho hafanana dia raisina amin'ny lafiny \(\varnothing\) (izany hoe, ny fiasan'ny fiparitahan'ny viscous) ary nofaritana ho:
Raha ny \(\rho\) dia ny hakitroky ny ranon-javatra, ny \(\mu\) dia ny hamafin'ny ranon-javatra, u, v ary w dia ny mety ho an'ny x, y, z amin'ny hafainganam-pandehan'ny rano.Ity teny ity dia manoritsoritra ny fiovan'ny angovo mekanika ho angovo mafana ary azo tsinontsinoavina satria zava-dehibe ihany izany rehefa avo be ny viscosity ny fluid ary lehibe dia lehibe ny gradient velocity.Raha ny fikorianan'ny rivotra, ny hafanana manokana tsy tapaka ary ny conductivity mafana, dia ovaina toy izao manaraka izao ny fitovian'ny angovo:
Ireo fampitoviana fototra ireo dia voavaha amin'ny fikorianan'ny laminar ao amin'ny rafitra fandrindrana Cartesian.Na izany aza, toy ny olana ara-teknika maro hafa, ny fiasan'ny milina elektrika dia mifandray amin'ny fikorianan'ny rivotra.Noho izany, ireo equations ireo dia novaina mba hamoronana ny fomba salan'i Reynolds Navier-Stokes (RANS) ho an'ny modelin'ny korontana.
Amin'ity asa ity, ny programa ANSYS FLUENT 2021 ho an'ny modely CFD miaraka amin'ny fepetra mifanandrify amin'izany dia nofidiana, toy ny modely nodinihina: motera asynchronous miaraka amin'ny fampangatsiahana rivotra misy 100 kW, ny savaivony ny rotor 80.80 mm, ny savaivony. ny stator 83,56 mm (anatiny) sy 190 mm (ivelany), rivotra banga ny 1,38 mm, ny halavany manontolo 234 mm, ny habeny , ny hatevin ny taolan-tehezana 3 mm..
Ny maotera maotera SolidWorks mangatsiaka amin'ny rivotra dia ampidirina ao amin'ny ANSYS Fluent ary amboarina.Ankoatra izany, ny vokatra azo dia voamarina mba hahazoana antoka ny fahamarinan'ny simulation natao.Ho fanampin'izany, ny IM mitambatra amin'ny rivotra sy rano mangatsiaka dia novolavolaina tamin'ny alàlan'ny rindrambaiko SolidWorks 2017 ary nalaina tamin'ny fampiasana rindrambaiko ANSYS Fluent 2021 (sary 4).
Ny famolavolana sy ny haben'ity modely ity dia aingam-panahy avy amin'ny andian-dahatsoratra aluminium Siemens 1LA9 ary nalaina tamin'ny SolidWorks 2017. Ny modely dia novana kely mba hifanaraka amin'ny filan'ny rindrambaiko simulation.Ovao ny maodely CAD amin'ny alàlan'ny fanesorana ny ampahany tsy ilaina, ny fanesorana ny fillet, ny chamfers ary ny maro hafa rehefa manao modely amin'ny ANSYS Workbench 2021.
Ny fanavaozana ny famolavolana dia ny palitao rano, ny halavany dia nofaritana tamin'ny valin'ny simulation tamin'ny modely voalohany.Nisy fanovana natao tamin'ny simulation palitao rano mba hahazoana vokatra tsara indrindra rehefa mampiasa ny andilana amin'ny ANSYS.Ny ampahany isan-karazany amin'ny IM dia aseho amin'ny sary.5a–f.
(A).Rotor core sy IM shaft.(b) IM stator core.(c) IM stator winding.(d) Rafitra ivelany an'ny MI.(e) akanjo rano IM.f) fitambaran'ny modely IM mangatsiaka rivotra sy rano.
Ny fantson-drivotra mipetaka amin'ny shaft dia manome rivotra tsy tapaka 10 m / s ary hafanana 30 ° C eo ambonin'ny vombony.Ny sandan'ny tahan'ny dia voafidy kisendrasendra arakaraka ny fahafahan'ny tosidra nodinihina ato amin'ity lahatsoratra ity, izay lehibe kokoa noho izay voalaza ao amin'ny literatiora.Ny faritra mafana dia ahitana ny rotor, stator, stator windings ary rotor cage bara.Ny fitaovan'ny stator sy rotor dia vy, ny vy sy ny tsorakazo dia varahina, ny frame sy ny taolan-tehezana dia aluminium.Ny hafanana aterak'ireo faritra ireo dia noho ny trangan-javatra elektrônika, toy ny fanafanana Joule rehefa mandalo amin'ny coil varahina ny tondra-drano ivelany, ary koa ny fiovan'ny sahan'andriamby.Ny tahan'ny famotsorana ny hafanana amin'ireo singa isan-karazany dia nalaina avy amin'ny literatiora samihafa misy ho an'ny IM 100 kW.
Ny IMs miaraka amin'ny rivotra mangatsiaka sy ny rano mangatsiaka, ankoatra ireo fepetra voalaza etsy ambony, dia misy koa ny palitao rano, izay nanadihadiana ny fahaiza-manaon'ny hafanana sy ny fepetra takian'ny herin'ny paompy ho an'ny tahan'ny rano isan-karazany (5 l / min, 10 l / min. ary 15 l/min).Ity valva ity dia nofinidy ho valva kely indrindra, satria tsy niova be ny vokatra ho an'ny fikorianan'ny 5 L/min.Ankoatra izany, ny tahan'ny fikorianan'ny 15 L / min dia nofidina ho sanda ambony indrindra, satria nitombo be ny herin'ny paompy na dia nihena aza ny mari-pana.
Ny maodely IM isan-karazany dia nafarana tao amin'ny ANSYS Fluent ary nohavaozina tamin'ny alàlan'ny ANSYS Design Modeler.Fanampin'izany, naorina manodidina ny AD ny casing miendrika boaty misy refy 0,3 × 0,3 × 0,5 m mba handinihana ny fihetsehan'ny rivotra manodidina ny motera sy handinihana ny fanesorana ny hafanana ho any amin'ny atmosfera.Ny famakafakana mitovy amin'izany dia natao ho an'ny IM mitambatra amin'ny rivotra sy ny rano mangatsiaka.
Ny modely IM dia modely amin'ny fomba CFD sy FEM.Ny harato dia naorina ao amin'ny CFD mba hizara sehatra iray ho singa maromaro mba hahitana vahaolana.Ny harato tetrahedral miaraka amin'ny haben'ny singa mifanaraka amin'izany dia ampiasaina amin'ny géometrika sarotra ankapobeny amin'ny singa motera.Nofenoina sosona 10 ny interface rehetra mba hahazoana valiny marina momba ny famindrana hafanana.Ny géométrie grid amin'ny modely MI roa dia aseho amin'ny sary.6a, b.
Ny equation angovo dia ahafahanao mandalina ny famindrana hafanana amin'ny faritra samihafa amin'ny motera.Ny modelin'ny fikorontanan'ny K-epsilon miaraka amin'ny fiasan'ny rindrina manara-penitra dia nofidina mba hamolavolana ny korontana manodidina ny ety ivelany.Ny modely dia mandinika ny angovo kinetika (Ek) sy ny fikorontanan'ny korontana (epsilon).Ny varahina, ny alimo, ny vy, ny rivotra ary ny rano dia nofantenana noho ny toetrany mahazatra ampiasaina amin'ny fampiharana azy ireo.Ny tahan'ny fiparitahan'ny hafanana (jereo ny tabilao 2) dia omena ho fampidirana, ary ny toetry ny faritra bateria samihafa dia napetraka amin'ny 15, 17, 28, 32. Ny hafainganam-pandehan'ny rivotra eo amin'ny fonon'ny maotera dia napetraka ho 10 m / s ho an'ny maodely roa, ary amin'ny Ankoatra izany, ny tahan'ny rano telo samy hafa dia noraisina ho an'ny palitao rano (5 l / min, 10 l / min ary 15 l / min).Ho an'ny fahamendrehana bebe kokoa, ny sisa tavela ho an'ny equations rehetra dia napetraka mitovy amin'ny 1 × 10-6.Safidio ny algorithm SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Equations) hamahana ny equations Navier Prime (NS).Rehefa vita ny fanombohana hybrid, dia hanatanteraka 500 iterations ny fanamboarana, araka ny aseho amin'ny sary 7.
Fotoana fandefasana: Jul-24-2023