微型电动车轮毂电机的磁热耦合分析

针对温度变化对微型电动车轮毂电机工作性能和使用寿命的影响,提出了一种磁热耦合分析方法,并对轮毂电机进行了磁场和热场分析.采用Ansoft Maxwell软件建立了轮毂电机的有限元仿真模型,并通过仿真获得了其内部复杂磁通密度云图和磁力线分布图.建立了湿度场的数学模型,计算了绕组损耗、定转子铁损和永磁体的涡流损耗,并以此耦合到温度场作为热源.采用Ansys Workbench软件,计算了轮毂电机稳态温度场和各部件的温度分布以及起动过程中定子铁芯与转子铁芯瞬态温度曲线.仿真结果与试验实测温度值基本一致,表明采用磁热耦合方法分析轮毂电机的热源分布与温度分布准确可行,可为今后的轮毂电机优化设计提供基础.     

轮毂电机角模块系统多物理场耦合作用下的温升及散热分析

为更好地探究轮毂电机角模块系统在运行过程中的多种物理场耦合特性,解决轮毂电机在有限空间中存在的散热难问题,文章基于键合图理论,建立了轮毂电机角模块系统的多物理场耦合模型,并导出数学模型,利用MATLAB/Simulink进行动态仿真,分析了轮毂电机在多物理场耦合作用下的输出转矩和温度特性。仿真结果表明,采用水冷模式对定子绕组的冷却效果明显;对于不同的水道截面尺寸和冷却液流速,轮毂电机呈现出不同的温升特性;相同的电机运行工况和冷却液流量下,增加水道内径可以达到更好的冷却效果。借助有限元分析软件Fluent进行流体仿真,得到的电机温度分布云图和温度变化曲线与上述结论基本一致,验证了耦合模型的实用性和可靠性,为轮毂电机角模块系统的设计和应用提供了理论参考。     

大功率永磁同步电机温升研究

本文围绕一台200kW纯电动汽车用大功率永磁同步电机,首先建立电机温升数值计算模型并计算了峰值工况温升时间;其次建立电机温升有限元仿真模型,计算得到峰值工况温度场及运行时间;再次研究了不同热负荷下采用数值计算方法和有限元仿真方法计算峰值工况温升时间差异,并对数值计算方法进行了修正;最后搭建电机温升实验台架,得到峰值工况电机实测温升时间。结果表明,修正后的数值计算方法、有限元仿真方法均与实测误差较小,两种方法具有一定的准确性。     

混合动力汽车用油冷永磁同步电机温度场研究

针对混合动力汽车用永磁同步电机结构紧凑、散热难的特点,采用电磁场与温度场耦合的有限元分析方法对油冷冷却条件下的永磁同步电机的三维温度场进行了计算。建立了电机的电磁场二维有限元模型,得到了电机的二维电磁场分布,并以此计算了额定工况下的电机损耗。通过计算电机各部件的等效导热系数,得到了额定工况下电机各部件的发热量,并以此建立了电机的温度场三维有限元模型,进而计算出额定工况下使用油冷冷却电机的温度场分布。通过电机温升试验与仿真结果对比,验证了仿真模型的合理性和分析结果的正确性。     

新能源车用永磁同步电机散热分析及散热结构优化

以一台额定功率70 kW的车用水冷永磁同步电机作为研究对象,分析了电机的损耗来源,并基于流体力学与传热理论建立了电机的热模型。在处理仿真模型时对绕组及气隙域进行了等效处理,考虑了铁芯导热系数的各向异性,并使用STAR-CCM+软件仿真获取得到电机在额定工况下的温度分布。通过在轴向水道内壁增加凸起特征对冷却水道结构进行优化,对优化后水道模型进行了仿真分析,仿真结果显示优化后的水道模型具有更好的散热效果。最后,在电机测试台架上对优化水道后的电机进行了温升测试,将测试数据与仿真数据进行对比,对比结果显示绕组温度两者几乎一致,永磁体温度偏差2.95%,这表明了仿真结果的准确性。     

热仿真分析在前舱熔断丝盒上的应用及验证

通过模拟某轻客车的前舱熔断丝盒上加载实际负载时的温升分布,建立有限元分析的零部件模型,重点对继电器的热分析模块进行优化。基于有限体积法的FLOEFD热仿真分析软件对整个熔断丝盒的温升分布进行仿真,并和实物试验结果进行对比分析,验证仿真分析模型的可靠性,对后续产品热设计的优化具有指导作用。     

基于流固耦合的汽油机整机温度场的仿真分析

整机温度场是发动机冷却效果的直接表现,是判断发动机水套设计是否合理的主要衡量指标。文章利用STAR CCM+软件对某汽油机缸体-缸盖进行流固耦合分析,对发动机在额定工况点的缸体、缸盖温度场分布和水套内的流场温度场进行分析,并将计算结果与试验进行了对比。     

不同工况电动汽车轮毂电机磁场温度场分析

针对电动汽车行驶过程中轮毂电机的温升问题,文章采用试验与仿真相结合的方法,联系汽车具体行驶工况研究电动汽车在空载、负载工况下轮毂电机内部的磁场、温度分布特性。将Maxwell中仿真得到的电机各部位的热源耦合到Ansys Workbench当中,使结果较为准确。结果表明空载负载情况下磁场中各损耗所占比例是有差别的,各部位生热不一样,温度比较高;最后将仿真结果与实际实验作对比,从而验证了磁热耦合方法的正确性。     

冷热冲击工况下发动机冷却水套传热分析

通过模拟整车在上下坡过程中发动机工作状况,建立了冷却水套非稳态工作环境,利用CFX流体分析软件对非稳态工况下的冷却水套流动传热状况进行仿真分析,得到了冷却液流场和温度场,通过流固耦合分析得出了发动机缸体缸盖热负荷的分布情况。对发动机进行了实际的变工况试验验证,证明了仿真分析的正确性,验证了冷热冲击试验可以为冷却水套换热分析提供准确的工况环境。     

An Analysis on the Temperature Field of Cylinder Head Based on Fluid-Solid Coupling

为探讨燃烧工质和冷却液共同作用下缸盖的温度分布,采用流固耦合的方法对某柴油机缸盖进行温度场分析.首先利用AVL-Fire对缸内工作过程和水套进行CFD分析,得到气缸和水套壁面的热边界条件,然后把热边界条件映射到有限元网格,通过有限元分析算出缸盖温度场.结果表明,缸盖最高温度远低于材料许可温度,其温度分布合理地阐释了缸盖的“热”工作环境.     

基于活塞热机耦合仿真的柴油-天然气双燃料发动机替代率研究

建立了柴油-天然气双燃料发动机活塞、活塞销、连杆的有限元模型,分析了活塞在不同替代率下标定功率工况时的温度分布情况,将活塞上某些点处的仿真值与实测值进行了对比,误差满足工程要求.将温度场分布作为热机耦合的初始条件加载到活塞上,计算活塞热机耦合作用下的应力场和变形场.结果表明:活塞最高温度值出现在活塞顶部偏离燃烧室一侧,热机耦合的最大应力出现在销座内侧上部,最大变形值出现在活塞顶部偏离燃烧室的外侧,并随着替代率的增加而升高.     

基于车激响应的桥梁支座脱空病害识别方法研究

为快速、准确地评估铁路简支梁桥的支座健康状态,分析各影响因素对识别结果的影响,以刚体动力学和结构有限元法为基础建立了车桥耦合动力分析模型,提出了一种以频谱相似性指标构建目标函数、以模型修正方法为主要技术手段的桥梁支座脱空病害识别方法,并在此基础上以某高速铁路32m简支梁桥为工程背景,采用数值模拟和现场试验的方式对所提方法进行了验证。结果表明:该方法可实现支座脱空病害的定位和定量识别,且计算效率和精度均较高,虚假损伤很小;列车行车速度、轨道不平顺谱及列车编组等因素对支座脱空病害识别结果影响较小;现场试验的加速度频谱分析实测值与理论值在低频段吻合良好,各支座识别结果均大于支座刚度限值,支座未发生脱空病害,与支座实际状态一致。     

基于CAE技术的气缸盖流固耦合温度场预测研究

采用合理有效的CAE技术实现了气缸盖温度场的准确预测,采用多软件、多场耦合技术,并结合多次迭代分析方法确保温度场预测准确可靠.研究结果表明,基于性能仿真计算(AVL-Boost软件)与水循环试验分析可获得气缸盖流场仿真边界条件,基于流场仿真分析(AVL-Fire软件)可获得气缸盖温度场仿真边界条件,基于流固耦合分析(Abaqus软件)可获得气缸盖温度场,多次迭代计算获得的温度场经试验分析验证了预测流程的合理性,为物理样机温度场的影响因素与改善措施分析奠定了基础.     

柴油机气缸盖热负荷仿真分析

以某6V110高强化柴油机为研究对象,建立单排冷却水套流场分析模型,确定冷却效果最差的一缸。考虑材料塑性因素,建立该气缸盖流固耦合和结构分析模型,研究热应力的分布特点。结果表明,该气缸盖火力面最大应力及塑性应变均出现在排气道与气门交汇处,排气门侧发生疲劳破坏的可能性较大,与试验结果相符。基于流固耦合计算模型,采用正交设计方法研究了影响气缸盖热负荷的因素,燃气温度和冷却水流量是影响热负荷的主要因素。     

基于强耦合理论的柴油机稳态传热计算

为了解决柴油机冷却水与机体组件之间的流动与传热问题,将强耦合理论应用于柴油机的稳态传热计算。建立了柴油机机体—缸盖—缸套—缸垫—冷却水腔的流—固耦合模型,通过内燃机工作过程仿真确定燃气侧的传热边界条件,进行了数值模拟。最终得到了冷却水腔内速度、压力、传热系数以及主要受热零部件的温度分布情况。     

现代设计方法在某后桥用轮毂设计中的应用

轮毂是汽车承载的最重要的安全部件之一,受力复杂。本文基于现代设计方法,利用PRO／E软件建立轮毂的三维实体模型,通过Hypermesh及ABAQUS软件综合完成轮毂的有限元分析,最终确定某后桥用轮毂结构,并为后续该轮毂的优化设计提供了一定的理论依据。     

存在局部破碎带条件下海底隧道渗透稳定性分析

根据渗流有限元计算方法及岩石强度折减理论,研究考虑海水渗透压力作用下,存在破碎带海底隧道围岩的流固耦合稳定性分析方法,并将此方法应用于青黄海底隧道工程,进行隧道围岩堵水和不堵水2种条件下的渗流场以及隧道的渗透稳定性计算分析。结果表明：由于破碎带的存在,海水入渗将直接导致隧道围岩范围内水头升高,渗水量增大,特别在破碎带附近产生较高的水力梯度,这使隧道的安全系数大大降低;堵水加固后,隧道的整体安全系数有所提高,围岩内渗流量明显减小,但是在堵水部位,隧道围岩的梯度有所升高,所以应该加大堵水部位围岩的支护强度。并讨论海底隧道设计中渗透压力梯度的考虑及堵水加固措施的选择。     

基于一阶法的活塞温度场分析与优化研究

通过柴油机工作过程模型及各区域传热系数经验公式确定了活塞温度场计算的边界条件,结合一阶优化算法应用有限元软件计算分析了标定工况下该活塞的温度场分布,并通过试验数据验证了计算方法的可行性.应用此方法预测分析了柴油机最大扭矩工况下活塞的温度场分布,结合两种工况下的计算结果对活塞顶进行了优化改进,并对改进后的活塞温度场进行了仿真计算,结果显示改进后活塞的温度场基本保持稳定且消除了结构原因造成的局部温度梯度偏大的问题.