電機CFD的案例
來稿 | Ansys CFD在電機散熱仿真中的應用
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。
Ansys CFD在電機散熱仿真中的應用
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 五級簡化，助你快速搞定電機CFD散熱
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 五級簡化，助你快速搞定電機CFD散熱
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 
CFD專欄丨電機一維CFD快速熱仿真
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。
展開 基于CFD軟件的油冷電機熱管理
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：
顧俊（蘇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.油冷電機冷卻結構的多樣性
2.不同CFD熱管理方法的對比分析
3.基于舜云仿真軟件的油冷熱管理
4.熱管理技術的難點
下面開始進入研討會正文：
1 油冷電機冷卻結構的多樣性
在以前風冷電機的那個時代，我們可能并不需要太過于關注他內部的一些發熱問題，這是很典型的一款西門子風冷電機，右邊這個圖片是風冷電機的一些散熱手法，他的軸上會帶一些擋板讓內部的風能夠高速的流動起來，然后外殼這一塊也會有一些加強筋或者說一些散熱筋能帶走更多的熱量，這大概已經是很早以前的那種電機設計。現在這個階段的話，用水冷電機就是新能源汽車應用還是比較多的，大部分路上跑的一些新能源汽車更多的還是用水冷電機的，油冷電機的話只不過是這兩年才開始火熱起來，實際上在路上跑的可能還并不怎么多。水冷電機的話有一個特點，它的冷卻型式非常非常單一，并且當初我們在做水冷電機的相關設計時，它的NVH
可能并不是那么的完善，所以它一般都會在表面包一層那個消音棉，就肯定會有類似的一些那種消音阻斷的一些結構，然后導致它整體的一個散熱是非常依賴水套的。那當初的話就是水套這一塊的散熱問題，對于主機廠怎樣去安排這么大的一個散熱需求，在前艙這一塊里面要合理的分配給他，而且要時時保證它能夠有足夠的散熱，這其實是一個比較頭疼的問題。
展開 計算流體動力學(CFD)方法在電機通風冷卻結構優化中的應用
通風冷卻技術是大型電機設計的關鍵技術之一，對電機的尺寸和性能有著重要的影響。由于
大型水輪發電機的試驗數據很難獲得，因此，可綜合應用比例模型試驗、網絡法和三維計算流體動力學
(CFD)改善電機中風量分布的均勻性，以控制溫度，避免溫度過高縮短電機壽命。
計算流體動力學（CFD）方法在電機通風冷卻結構優化中的應用.pdf
汽車專題第七期 |新能源汽車—電機篇（三）
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
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c18131
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，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
4.利用Simulink進行電機的磁場導向控制（FOC）算法的設計
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c18133
主要內容：利用Simulink進行電機的磁場導向控制（FOC）算法的設計，FOC控制算法廣泛應用于新能源汽車的永磁同步電機的控制
5.電機測試——電功率、機械功率測量、安全可靠的光纖測溫方案
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c18136
主要內容：電功率、機械功率、溫度測量、其他物理測量、ECU、自動化和應用系統
6.特斯拉Tesla Model S/X電控系統介紹，電池/三相逆變、電機、IGBT與碳化硅MOS驅動系統
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c18147
主要內容：電動汽車驅動系統、直流→三相逆變→三相異步電動機或永磁同步電動機、一臺或者兩臺電機，自由組合。
展開 設計仿真 | 海克斯康可再生能源（風電）行業技術研討會
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
14:30
特約演講：米巴（MIBA）滑動軸承技術及在風電齒輪箱中的應用
米巴公司和米巴滑動軸承技術介紹
米巴滑動軸承在風電齒輪箱中的關鍵技術與應用案例
15:00
風機齒輪箱行星輪滑動軸承分析與應用關鍵技術及其工程案例
風機齒輪箱行星輪系的滑動軸承分析案例、滑動軸承修形的性能對比案例
技術鄰周報Q11：單元選擇/LS-DYNA模態分析/iSolver/流固耦合/ABAQUS/跌落分析/CFD/散熱/DEFORM
9、五級簡化，助你快速搞定電機CFD散熱
作者：
安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1814564
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。
10、案例分享 | Cradle CFD為復雜航空電子設備提供高級熱仿真
作者：
MSC軟件
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1814746
網格劃分策略通常是影響軟件決策的關鍵部分。至少TEN TECH就是這種情況，他們正在尋找笛卡爾網格的CFD熱仿真軟件。當然，在他的腦海中還有更多的標準：好的幾何處理器；幾何簡化功能；快速、準確和完善的求解器和后處理；有競爭力的價格。“ 從第1天起，scSTREAM（Cradle CFD 軟件模塊之一）就達到并超出了期望目標。
11、有限單元分析的常見問題及單元選擇
作者：
陳睦鋒
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1814875
我們常用的有限元方法有以下非常需要注意的要點（特別是實體單元的應用）：剪切鎖死、體積鎖死、沙漏模式、零能模式，對于單元選擇又需要注意：完全積分、減縮積分、強化應變、雜交分析的概念。
技術鄰鼓勵創作者發布優質的文章/視頻/問答/文檔，快來發布內容上周報吧~
展開 技術鄰周報Q18：結構設計/Abauqs/氣固耦合/NVH/巖土/iSolver/超彈模型/CFD/動力總成...
9、五級簡化，助你快速搞定電機CFD散熱
作者：
YeY
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830540
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。
10、某新型動力總成抗扭懸置設計及仿真分析
作者：
禾下乘涼夢
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830551
在商用車，皮卡，輕重型客車及大型工程車輛上多采用縱置動力總成，其扭矩質量較大，且柴油車輛居多，工作過程較為粗暴，在工作過程中振動較大，點熄火及扭矩突變的工況抖動振幅及余振都極為明顯，是當今車輛的一個亟待解決的問題，文章主要以點熄火抖動大作為出發點進行問題的分析歸納及優化方向作為研究方向，提出了新型懸置的設計理念及其對應的解耦結果對比分析及結論的驗證，從而達到一個針對該問題的解決方案及思路。
11、Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化成型仿真
作者：
320科技工作室
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830920
復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。
展開 
線上直播 | 西門子汽車零部件仿真主題研討會 （互動有禮）
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。
直播內容：
企業級CFD仿真應用憑借業界領先的流動傳熱、多相流、電熱與磁熱耦合分析能力，為整車及核心零部件提供全方位、多場景的虛擬測試與性能優化支持——涵蓋電芯設計進化、電池包高效熱管理、電機熱管理和傳動系統智能冷卻潤滑、電子及功率器件熱分析、乘員艙舒適性分析和空調系統分析、以及涉水性能與風噪精準預測。
產品研發機械性能仿真及最佳實踐案例
會議時間：15:20 - 16:00
主講人：牛華偉 售前資深技術顧問
十余年仿真分析經驗，在多體動力學、疲勞耐久、結構仿真、優化、系統控制、離散元和多物理場仿真分析方面有著豐富的工程經驗。
直播內容：
產品研發核心性能指標的仿真驅動設計與工程實踐——聚焦結構強度、疲勞壽命、NVH性能、風噪控制與安全性評估的設計仿真一體化解決方案。通過前沿仿真技術與實際工程案例的深度融合，展現如何以仿真驅動設計理念重塑產品開發流程，實現從概念設計到性能驗證的全鏈條數字化創新，助力工程師在復雜多約束條件下快速迭代優化，達成產品性能卓越與開發效率雙重突破。
西門子工程AI技術加速仿真與設計空間探索
會議時間：16:00 - 16:40
主講人：葉梟 售前資深技術顧問
西門子數字化工業軟件資深技術顧問，具備15年以上多學科CAE、優化及AI軟件咨詢及項目經驗。
展開 倒計時7天！西門子汽車零部件仿真主題研討會（報名有禮）
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。
直播內容：
企業級CFD仿真應用憑借業界領先的流動傳熱、多相流、電熱與磁熱耦合分析能力，為整車及核心零部件提供全方位、多場景的虛擬測試與性能優化支持——涵蓋電芯設計進化、電池包高效熱管理、電機熱管理和傳動系統智能冷卻潤滑、電子及功率器件熱分析、乘員艙舒適性分析和空調系統分析、以及涉水性能與風噪精準預測。
產品研發機械性能仿真及最佳實踐案例
會議時間：15:20 - 16:00
主講人：牛華偉 售前資深技術顧問
十余年仿真分析經驗，在多體動力學、疲勞耐久、結構仿真、優化、系統控制、離散元和多物理場仿真分析方面有著豐富的工程經驗。
直播內容：
產品研發核心性能指標的仿真驅動設計與工程實踐——聚焦結構強度、疲勞壽命、NVH性能、風噪控制與安全性評估的設計仿真一體化解決方案。通過前沿仿真技術與實際工程案例的深度融合，展現如何以仿真驅動設計理念重塑產品開發流程，實現從概念設計到性能驗證的全鏈條數字化創新，助力工程師在復雜多約束條件下快速迭代優化，達成產品性能卓越與開發效率雙重突破。
西門子工程AI技術加速仿真與設計空間探索
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企業級CFD仿真應用及應用案例分享
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產品研發機械性能仿真及最佳實踐案例
會議時間：15:20 - 16:00
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展開 高級培訓報名 | Particle Works 電機油冷仿真
課程主要內容
上午
■ Particle works總體介紹
■ Particle works界面使用介紹
■ Particle works仿真用電機幾何簡化方法介紹
■ Particle works 管內兩相流動案例練習
■ Particle works 外部兩相流動案例練習
下午
■ Particle works 電機噴淋案例練習
■ Particle works 電機甩油案例練習
■ Particle works與CFD耦合仿真流程介紹
■ Particle works與CFD耦合散熱方法介紹
■ Particle works與CFD耦合電機整機散熱案例
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培訓報名 | Particle Works電機油冷仿真培訓
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*培訓費用含工作午餐，不含住宿等其他食宿費用
*培訓時間從當天9:30開始（9:15開始簽到）
培訓地點
【培訓地點】
上海市浦東新區平家橋路36號晶耀前灘5號樓9樓
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地鐵 6/8/11 號線東方體育中心站4號口出
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培訓聯系人：顧女士
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