电机变频调速器应用论文提纲

论文题目：永磁调速器的雾化冷却技术研究

摘要：永磁调速器因为其结构简单、非机械连接,对中性要求低,可实现软启动、环境适应性强等优点,成为继液力耦合调速器与变频调速器之后新的电机调速装置的研究热点。永磁调速器优点突出,但是在运行过程中,由于特殊的工作原理,具有不可避免的温升问题。而永磁材料的磁性随着温度的升高而降低,当温度高于永磁材料的居里温度之后,会发生不可逆退磁。为了维护永磁调速器的使用性能以及延长其使用寿命,必须采取有效的降温措施。现有的冷却方式各有缺陷,而雾化冷却被称为当今最有发展前景的冷却方式,本文将该技术应用到永磁调速器的降温冷却中。本文通过Fluent数值仿真对永磁调速器的雾化冷却技术进行研究。首先对永磁调速器单喷嘴雾化冷却模型简进行数值模拟,在该模型中研究了喷嘴距永磁体的距离、喷嘴入口的压力、水的质量流量、喷嘴内部液膜的厚度对单个喷嘴雾化特性的影响,从而确定喷嘴相关参数设置,并应用到永磁调速器多喷嘴的雾化冷却模型中。由于永磁调速器结构较大,单个喷嘴的冷却效果对于大功率永磁调速器的降温效果十分有限。本文就永磁调速器模型提出了三种多喷嘴设置方案:等直径环向均匀分布、径向分布、以及变直径环向均匀分布。变直径环向均匀分布在方案设置上弥补了前两者受结构尺寸限制的不足。通过模拟计算发现由于径向分布时有大量的液滴喷洒在永磁体形成的环形空间内部,在旋转气流的作用下,液滴受离心力的作用贴近永磁体内壁运动,有利于冷却降温,因此冷却效果最为显著;而非等直径均匀分布考虑的喷洒面积较多,却在喷嘴设置过程中有个别喷嘴直接喷洒在环形空间外的区域,受到离心力的作用,液滴贴近永磁体外壳做旋转运动,对冷却效果贡献极少;等直径环向均布分布的一部分液滴喷洒到永磁体环形空间内部,一部分直接喷洒到永磁体上,还有一部分进入环形空间以外的区域,因此冷却效果介于前两种设置方案之间。综合分析,在喷嘴设置时,应尽量使喷洒区域位于永磁体形成的环形空间之内,或永磁体之上。本文的研究结果对永磁调速器的冷却降温提供了一种新的可能,具有十分重要的意义。

关键词：永磁调速器;雾化冷却;数值计算;雾化特性

学科专业：化工过程机械

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及目的

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 永磁调速器雾化冷却技术的基本理论

2.1 永磁调速器的基本理论

2.1.1 永磁调速器结构及基本原理

2.1.2 永磁调速器按结构分类

2.1.3 永磁调速器按冷却方式分类

2.2 雾化冷却的基本理论

2.2.1 喷嘴的选择

2.2.2 喷嘴雾化特性

2.3 本章小结

第三章 永磁调速器雾化冷却技术的数值建模

3.1 永磁调速器雾化冷却物理模型的建立

3.2 模型区域离散化

3.3 网格质量评价

3.3.1 单元质量(Element Quality)

3.3.2 网格宽高比(Aspect Ratio)

3.4 雾化冷却数学模型的建立

3.4.1 基本方程

3.4.2 湍流模型

3.4.3 组分运输模型

3.4.4 离散相模型

3.4.5 喷嘴数学模型

3.4.6 液滴碰撞模型

3.4.7 液滴破碎模型

3.4.8 动态曳力模型

3.4.9 离散相的轨道计算

3.4.10 连续相与离散相的耦合

3.5 本章小结

第四章 永磁调速器单喷嘴雾化冷却过程的模拟与分析

4.1 材料选择及参数设置

4.2 边界条件设置

4.3 FLUENT求解器离散格式设置

4.4 永磁调速器单喷嘴模型的雾化流场分析

4.4.1 迹线分布

4.4.2 颗粒分布

4.4.3 压力分布

4.4.4 速度分布

4.4.5 水雾浓度的分布

4.4.6 温度分布

4.5 雾化特性影响因素的研究

4.5.1 喷嘴与永磁体之间的距离对雾化场的影响

4.5.2 喷嘴入口压力对雾化场的影响

4.5.3 水的质量流量对雾化场的影响

4.5.4 喷嘴内液膜厚度对雾化场的影响

4.6 本章小结

第五章 永磁调速器多喷嘴雾化冷却过程模拟与分析

5.1 永磁调速器多喷嘴雾化冷却模型的喷嘴设置

5.1.1 不同数量的喷嘴等直径环向均布排列

5.1.2 不同数量的喷嘴径向排列

5.1.3 不同数量的喷嘴变直径环向均布排列

5.2 喷嘴位置排布不同对温度场的影响

5.2.1 不同数量的喷嘴等直径环向均布排列

5.2.2 不同数量的喷嘴径向排列

5.2.3 不同数量的喷嘴变直径环向均布排列

5.2.4 三种喷嘴设置方案综合分析

5.3 永磁体的不同转速对雾化场的影响

5.3.1 永磁体转速对单喷嘴雾化特性的影响

5.3.2 永磁体转速对多喷嘴雾化场的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献