電機CFD
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-04
電機CFD的視頻教程
CFD在電機通風散熱仿真中的應用
CFD在電機通風散熱流場仿真中的應用，前傾/直葉片，后傾外風扇；外風路導風筒隔板, 冷卻管；冷卻器，試驗結果；內風路擋風板設計方案對比，溫升實驗。包括YKK空空冷，YKS空水冷，TEFC封閉式, ODP開啟式，大中型發電機，空調室內機與新風系統用的貫流風機Blower，風壓-風量PQ，效率曲線，永磁同步水冷（電動汽車用）水道，外部軸流，流固，熱固耦合。
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Fluent-YKK電機通風散熱CFD分析
講解了 Fluent CFD在YKK電機通風散熱流場仿真中的應用，包括前傾/直葉片內風扇方案對比，后傾外風扇設計；外風路導風筒隔板優化, 冷卻管的橢圓管與圓管對比；冷卻器隔板優化，試驗結果對比；內風路擋風板設計方案對比，溫升實驗測試結果
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Altair HyperWorks電機應用專題（共四期）
CFD分析介紹 3.油冷電機CFD分析介紹 【第四期】電機電控場路耦合協同仿真【已結束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 直播時間：2019-12-26 19:30 本期內容大綱（主講老師：王琪） 電機電控場路耦合協同仿真
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電機CFD的實例教程
改進電機的冷卻技術，對提高電機的利用系數和效率及增加可靠性和壽命，特別對提高大型電機的單機容量，都具有重要意義。
為了找到最佳電機冷卻方式，需要對電機在工作過程中的核心流動問題進行CFD仿真分析。通常電機CFD仿真分析的核心即是電機散熱系統分析，涉及通風系統、通風部件、換熱部件的設計優化以及電機核心部件溫升（起動時及額定工況）等問題。
電機冷卻的目的就是根據不同類型電機選擇一種合理冷卻方式，保證在額定運行狀態下，電機各部分溫度不超過國家標準允許的限值。電機的冷卻方式，主要是指對電機散熱采用什么冷卻介質和相應的流動途徑。改進電機的冷卻技術，對提高電機的利用系數和效率及增加可靠性和壽命，特別對提高大型電機的單機容量，都具有重要意義。
為了找到最佳電機冷卻方式，需要對電機在工作過程中的核心流動問題進行CFD仿真分析。通常電機CFD仿真分析的核心即是電機散熱系統分析，涉及通風系統、通風部件、換熱部件的設計優化以及電機核心部件溫升（起動時及額定工況）等問題。
展開 張楊
北京安世亞太公司
電機在運行時將產生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發熱，溫度升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣，只能在一定的溫度限值內才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當的措施將電機中的熱量散發出去，使其在允許的溫度限值內運行。
圖1 常見的液冷電機與CFD散熱仿真
通常，在電機設計的過程中，采用CFD方法進行建模和仿真，可以快速計算得到電機散熱情況和整體的溫度分布，從而為我們的電機設計提供重要的數據支撐。不過，由于電機內部部件較多，各部分的發熱與散熱情況復雜，因此想要進行高效又準確的CFD模擬，必須要對電機模型進行簡化才能達到目的。
當然，對計算模型的簡化，必然會帶來計算精度的損失，這一點是毋庸置疑的。如何權衡計算效率與結果誤差之間的關系，很大程度上取決于工程師的選擇，本文嘗試通過對通用的電機模型的簡化方法進行整理，從而提供一些方法供大家參考與選取。
既然提到簡化，就不得不簡單說一下電機CFD計算量巨大的根源。由于電機是高速旋轉的設備，而且轉子與定子之間還存在有非常狹窄的氣隙，對于這一區域，我們必須要保證相當數量的網格來維持計算精度。正是因為考慮了這一細長的區域，導致電機的網格數量都是非常巨大的；同時，這些細小的特征還是無法被簡化的。
展開 圖1 常見的液冷電機與CFD散熱仿真
通常，在電機設計的過程中，采用CFD方法進行建模和仿真，可以快速計算得到電機散熱情況和整體的溫度分布，從而為我們的電機設計提供重要的數據支撐。不過，由于電機內部部件較多，各部分的發熱與散熱情況復雜，因此想要進行高效又準確的CFD模擬，必須要對電機模型進行簡化才能達到目的。
當然，對計算模型的簡化，必然會帶來計算精度的損失，這一點是毋庸置疑的。如何權衡計算效率與結果誤差之間的關系，很大程度上取決于工程師的選擇，本文嘗試通過對通用的電機模型的簡化方法進行整理，從而提供一些方法供大家參考與選取。
既然提到簡化，就不得不簡單說一下電機CFD計算量巨大的根源。由于電機是高速旋轉的設備，而且轉子與定子之間還存在有非常狹窄的氣隙，對于這一區域，我們必須要保證相當數量的網格來維持計算精度。正是因為考慮了這一細長的區域，導致電機的網格數量都是非常巨大的；同時，這些細小的特征還是無法被簡化的。因此，我們盡量從其他的方面對電機的模型進行簡化，從而在某種程度上來降低計算規模。
圖2 狹長的氣隙是導致電機CFD計算規模巨大的“罪魁禍首”
如下圖所示，是我們常見的電機設計CAD模型，不管我們采用RMPRT還是MotorCAD工具，都可以快速建立相對符合真實情況的三維模型。當然，CFD仿真通常是不會直接使用這一模型的，必須要進行一定量的簡化。
圖3 常見的電機設計CAD三維模型與簡化后的電機模型
一級簡化，繞組端部模型
這一部分的CAD通常都是首先被簡化的區域，由于繞組在兩端的形狀相對比較復雜，因此直接劃分這一部分的網格會導致網格數量巨大。
展開 電機快速熱仿真方法
集總參數熱模型
集總參數熱模型（Lumped Parameters Thermal Model ）是根據傳熱學基本定律和電路理論，將分布熱源和熱阻等效為少量的集中熱源和熱阻，為電機建立等效熱路（網絡）模型，通過電路理論分析求解熱路模型，得到電機各部件溫度的方法。熱路模型中的熱源為電機各部分損耗：繞組銅耗、定轉子鐵心的鐵耗、永磁體損耗和摩擦損耗。熱阻可以根據理論公式、經驗公式和實驗數據計算得到。這種方法優點是：模型簡單、計算量小，在電機參數優化過程中能夠快速地計算電機溫度。
FluxMotor 和Flow Simulator耦合分析
電機快速熱仿真
FluxMotor用于電機的概念設計，以較短時間進行電磁性能、散熱冷卻策略和結構 NVH 評估的仿真。從v2024.1版本開始，用戶可以在FluxMotor模塊中導出電機的集總參數熱路模型，并調用一維流體CFD模塊Flow Simulator求解，通常穩態溫度場計算僅需十幾秒。
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電機CFD的最新內容
企業級CFD仿真應用及應用案例分享
會議時間：14:40 - 15:20
主講人：王韶華 售前資深技術顧問
主要負責新能源行業，包括整車及零部件、鋰電池、電機等CFD及多物理場仿真工作。
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電機外觀
電機參數
電機內部熱電偶（紅點）
電機外部熱電偶
電機兩種工作模式下的損耗
不帶變頻器的電機溫度
仿真和試驗對比
帶變頻器的電機溫度
仿真和試驗對比
? Flow Simulator熱網絡模型計算結果（穩態溫度場）
Flow Simulator電機溫度（不帶變頻器）
本期的電機一維CFD
耦合電機整機散熱案例
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CFD仿真
進一步提升中速永磁全集成風機傳動鏈的扭矩/功率密度，油冷發電機或許是未來的技術路線之一
電驅動齒輪箱與驅動電機集成油路設計技術、油冷電機CFD噴油、飛濺和熱力學開發
MELKA等建立了永磁無刷直流電機的CFD模型用以研究電機關鍵發熱部件的散熱情況及氣體在電機周圍的流動情況，并測試了電機在多個工況下的溫升性能，電機內部溫度的仿真結果與測試結果之間的誤差不超過9 ℃，電機外部溫度仿真結果的誤差為2 ℃。CHIU等采用FLUENT軟件仿真了翅片結構參數對開關磁阻電機溫升性能的影響，并設置機殼表面自然對流傳熱系數為10 W/(m2·K)。
引言
本文為2021年8月25日西莫電機論壇第46期在線研討會精華整理版。
主講老師：
顧?。ㄌK州舜云工程軟件有限公司仿真技術經理，曾從事前艙熱管理仿真相關工作、動力系統CFD仿真及熱管理相關工作，負責舜云科技動力系統模塊的解決方案研發及推廣工作，完成汽車行業多個頭部企業的飛濺潤滑及熱管理分析技術移交工作；7年汽車工程領域仿真與設計經驗）
主要內容：
1.
風罩，散熱片，鐵芯，系統阻力，壓力損失（壓降），風速，風量，非定常瞬態simulation
3.Fluent-YKK電機通風散熱CFD分析
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主要內容：講解了 Fluent CFD在YKK電機通風散熱流場仿真中的應用，包括前傾/直葉片內風扇方案對比
驅動電機三相線束總成拆卸、驅動電機三相線束總成裝配的演示過程
5.CAE在電機結構仿真中的應用
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