噴油冷卻
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
噴油冷卻的視頻教程
基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真
基于項目實戰Fluent油冷電機（噴油甩油）熱仿真教學； 掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，包括以下四個模塊： 1、幾何處理-SpaceClaim 2、網格劃分-FluentMeshing 3、計算-Fluent 4、后處理-CFDPost
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基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真 -幾何處理部分
掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，案例包括workbench源文件及計算設置的全過程錄屏。
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噴油冷卻的實例教程
表2 計算時間和占用資源對比
圖7為噴油冷卻內部表面的換熱系數分布，可以看出，在噴嘴附近，噴射效果明顯，對流換熱系數大大增強。測試機器惠普Z8 G4工作站配備了2塊NVIDIA RTX 3080顯卡，全新的渲染方法將光柵化和可編程著色技術與光線追蹤和AI融合在一起，使顯示畫面更加精美、逼真，近乎電影級驚艷。通過英偉達板，使Cradle CFD的炫酷后處理得到了最大限度的發揮。
圖7 電驅動內部表面對流換熱系數分布（模糊處理）
電驅動系統的零件眾多，系統復雜，對顯示，計算，存儲等性能要求都較高，可以說是對系統綜合性能的極大考驗，惠普Z8 G4臺式工作站搭載專業NVIDIA顯卡，保證了Cradle CFD在圖像移動，旋轉，縮放以及動態渲染過程中都較為流場。惠普Z8 G4臺式工作站的高性能算力保證了在進行CPU計算時計算流暢，大大縮短了項目實施時間。128GB的超大內容保證了數據的存儲，完全能夠勝任千萬級別網格的數值模擬項目。除此之外，免工具機箱可快速、輕松訪問機箱內部，以進行升級和維護；內置把手，能夠輕松搬運，創新型低噪音設計支持 “ 冷、靜 ” 運行，以提高工作效率。整體來講，惠普Z8 G4臺式工作站作為系統級別的模擬仿真平臺具有十足的性價比。
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。
展開 表2 計算時間和占用資源對比
圖7為噴油冷卻內部表面的換熱系數分布，可以看出，在噴嘴附近，噴射效果明顯，對流換熱系數大大增強。測試機器惠普Z8 G4工作站配備了2塊NVIDIA RTX 3080顯卡，全新的渲染方法將光柵化和可編程著色技術與光線追蹤和AI融合在一起，使顯示畫面更加精美、逼真，近乎電影級驚艷。通過英偉達板，使Cradle CFD的炫酷后處理得到了最大限度的發揮。
圖7 電驅動內部表面對流換熱系數分布（模糊處理）
電驅動系統的零件眾多，系統復雜，對顯示，計算，存儲等性能要求都較高，可以說是對系統綜合性能的極大考驗，惠普Z8 G4臺式工作站搭載專業NVIDIA顯卡，保證了Cradle CFD在圖像移動，旋轉，縮放以及動態渲染過程中都較為流場。惠普Z8 G4臺式工作站的高性能算力保證了在進行CPU計算時計算流暢，大大縮短了項目實施時間。128GB的超大內容保證了數據的存儲，完全能夠勝任千萬級別網格的數值模擬項目。
展開 <strong>驅動設計優化：</strong>為齒輪箱熱管理、剎車系統熱衰退分析、電機噴油冷卻設計等關鍵應用提供可靠依據，提升產品性能和可靠性。</p><p><br></p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/bcq1RnfYQy85iaiazdXh3q0DTRHsBcNRMseicibCoo5vQnvkDVDQPnckLXyJ84Z7csvX30yIGepZaL0CIeRaUy6sxQ/640?wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><br></p>
展開 圖1 活塞的三維模型
表1 BH122A材料屬性
3、溫度場分析
欲得到活塞的溫度場，需要知曉活塞的熱邊界條件，一般而言，活塞的熱邊界條件比較復雜，活塞頂部與高溫燃氣直接接觸，裙部與缸套接觸，而底部還有潤滑油進行冷卻。所以，如果要得到活塞準確的換熱邊界，往往需先進行燃燒仿真分析、噴油冷卻分析、活塞動力學分析等一系列分析項目，由于本案例是活塞的初步分析，故而其熱邊界取同排量發動機的經驗值，具體取值如表2所示：
分析計算采用了SimSolid軟件，在SimSolid中施加的活塞熱邊界如圖2所示。得益于SimSolid軟件的無網格技術，在SimSolid中設置好材料和熱邊界（其中絕熱邊界在軟件中設置為熱流為0W/m2）后即能計算，并快速得出結果，得到的活塞溫度場分析結果如圖3所示。最大溫度為352.5℃，未超過材料許用溫度值。
圖2 在SimSolid軟件施加熱邊界
圖3 活塞的溫度場計算結果
3、熱應力分析
在SimSolid軟件添加一個結構線性分析，并將溫度場分析結果加載到活塞上，將活塞銷孔進行約束后進行計算，得到熱應力分析結果如圖4所示。最大應力為23.35MPa，且位于銷孔內，說明最大應力并非來自熱應力，而是因約束引起的應力。
圖4 活塞的熱應力計算結果
4、總結
（1）、由于活塞的熱邊界來自經驗值，并非經過CFD仿真分析后所得，所以溫度和應力的分析結果有待進一步核實、修正。
（2）、SimSolid軟件一款比較有開創性的結構分析軟件，相對于ABAQUS等分析軟件，其最大優勢即在于無需劃分網格，從而大大減少了建模時間，使得未曾深入學習有限元分析理論的設計工程師也能快速掌握使用。
展開 圖1 活塞的三維模型
表1 BH122A材料屬性
3、溫度場分析
欲得到活塞的溫度場，需要知曉活塞的熱邊界條件，一般而言，活塞的熱邊界條件比較復雜，活塞頂部與高溫燃氣直接接觸，裙部與缸套接觸，而底部還有潤滑油進行冷卻。所以，如果要得到活塞準確的換熱邊界，往往需先進行燃燒仿真分析、噴油冷卻分析、活塞動力學分析等一系列分析項目，由于本案例是活塞的初步分析，故而其熱邊界取同排量發動機的經驗值，具體取值如表2所示：
表2 邊界條件
位置
熱邊界條件
活塞頂部燃氣換熱邊界
環境溫度為420℃，換熱系數為500W/(m2.℃)
所有活塞環槽上下面換熱邊界
環境溫度為173℃，換熱系數為11W/(m2.℃)
所有環岸外側面
環境溫度為140℃，換熱系數為2.4W/(m2.℃)
所有環槽內側面
絕熱邊界
活塞底部冷卻換熱邊界
環境溫度為420℃，換熱系數為500W/(m2.℃)
活塞裙部、活塞銷孔換熱邊界
熱流為20000W/m2
分析計算采用了SimSolid軟件，在SimSolid中施加的活塞熱邊界如圖2所示。得益于SimSolid軟件的無網格技術，在SimSolid中設置好材料和熱邊界（其中絕熱邊界在軟件中設置為熱流為0W/m2）后即能計算，并快速得出結果，得到的活塞溫度場分析結果如圖3所示。
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圖2 電驅動系統
在對電驅動設備的噴油冷卻進行模擬仿真的過程中，數值模擬技術對計算機的“算力”有較高要求，數值計算要求CPU并行線程多，內存存儲大。
下圖是DSD公司設計的高功率電機，噴嘴噴油冷卻繞組的示意圖。電機冷卻時，噴油嘴噴射的位置及噴油量，如下右圖所示：冷卻位置在繞組的最高點附近和電機中心軸；噴油電動泵需要滿足工作時能正常提供8L/min的噴油量，油分配量已在圖標出：旋轉軸噴射4L，從軸的4個油道流出，此外繞組的頂部有2個2L的噴射孔，可以對電機進行冷卻。
圖2 電驅動系統
在對電驅動設備的噴油冷卻進行模擬仿真的過程中，數值模擬技術對計算機的“算力”有較高要求，數值計算要求CPU并行線程多，內存存儲大。
此類模擬有多種應用，例如車輛水管理（擋風玻璃雨刷、后視鏡）、電動機中的噴油冷卻或多相泵等。
1 問題描述
在本算例中，將模擬開放環境中簡單噴泉的流動。以下屏幕截圖顯示了模擬中顯示的幾何形狀和不同的流態：
自由表面水射流以 5 m/s 的速度離開圓柱形噴泉幾何體進入空氣域中，從而在水和空氣之間形成大尺度的界面。射流的初級破裂產生大的連續水滴和水帶。
直接油冷特別是噴油式油冷的冷卻介質與電機內部的發熱部件直接接觸，可顯著降低電機繞組、定子等高發熱部件的散熱熱阻，具有極高的散熱效率，因此多用于高功率密度電機。油冷系統需要嚴格的過濾系統對油介質進行過濾，以避免油中的雜質對電機內部的絕緣層造成破壞。油冷散熱系統的成本昂貴，因此其應用規模不如水冷散熱系統廣泛。
5 冷卻和液壓系統
iMMD混動電機采用主動噴油冷卻方式，加工了許多噴油小孔的空心管固定在定子端部上側，直接噴淋定子銅線，冷卻效果很好；此種油冷電機的設計不需要復雜的冷卻水套，定子外徑和殼體間隙配合，結構簡單、體積小，特別有利于裝配。雅閣、普銳斯等電機都采用此種冷卻技術。
如在此噴油冷卻的基礎上再進行分級壓縮，使結構復雜，制造成本提高，還增加了氣體的流動阻力和額外的功耗，有點得不償失。此外，如溫度過低，在壓縮過程中形成冷凝水的話將導致系統狀態惡化，造成嚴重后果。
