永磁调速器传热的最小熵产优化分析

发布时间：2017-05-02 03:03

  本文关键词：永磁调速器传热的最小熵产优化分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁调速器因其具有结构简单、调速范围宽、绿色环保等诸多优点,被广泛应用于泵、离心机等旋转设备当中。目前关于永磁调速器的研究主要集中在电磁场、性能研究及应用升级等方面,对永磁调速器的散热及节能降耗等领域的研究却鲜有报道。基于熵产理论,对永磁调速器的散热结构进行了仿真分析,以热力学第二定律为基础,推导出永磁调速器散热过程的传热熵产率和流动熵产率控制方程,建立了描述温度场和流体流动及熵产的数学模型;采用计算流体力学软件FLUENT对永磁调速器的侧面散热叶片和周向散热翅片的结构参数分别做了模拟研究,分析了叶片夹角、叶片数量、叶片高度及翅片数量、翅片高度、翅片间距对熵产和温度场的影响,并且为了增强对流换热,在侧面叶片之间和周向翅片之间开对流孔,以熵产最小和温升最大程度降低为目的,获得最佳叶片参数和最佳翅片参数;在获得最佳参数之后建立整体优化模型,将侧面叶片优化结果,周向翅片优化结果和整体优化结果进行对比,验证了整体优化模型的散热节能效果最好,同时得到永磁调速器不可逆损失主要由传热熵产决定,叶片比翅片的散热节能效果更好,对流孔在永磁调速器的散热节能优化中起着重要作用等结论。将理论分析与仿真分析结合起来,对永磁调速器的散热结构进行了深入的研究和分析,较为全面的掌握了结构参数对永磁调速器散热节能的影响规律,本文研究结果为永磁调速器的散热节能优化设计提供了参考。
【关键词】：永磁调速器 CFD方法 传热熵产 流动熵产 散热结构
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH139
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景、目的、意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国内研究现状10-12
• 1.2.2 国外研究现状12
• 1.3 课题的主要研究内容12-13
• 1.4 本课题的主要创新点13-14
• 第二章 永磁调速器熵产优化分析的基本理论14-20
• 2.1 永磁调速器的结构与工作原理14
• 2.2 熵产理论14-15
• 2.3 永磁调速器数值仿真的数学模型15-19
• 2.3.1 永磁调速器温度场控制方程16-17
• 2.3.2 永磁调速器流体流动控制方程17
• 2.3.3 传热熵产控制方程17-18
• 2.3.4 流动熵产控制方程18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 基于CFD理论永磁调速器的仿真分析20-32
• 3.1 Ansys Workbench平台简介20-21
• 3.2 CFD技术基本理论21-22
• 3.3 永磁调速器的几何模型22-24
• 3.3.1 几何结构及相关尺寸22-23
• 3.3.2 几何模型建立23-24
• 3.4 网格划分24-25
• 3.5 控制方程离散化25-27
• 3.5.1 离散格式确定26-27
• 3.5.2 求解器确定27
• 3.6 湍流模型选择27-28
• 3.7 参数设置及边界条件设定28-29
• 3.8 流场数值计算算法选定29-30
• 3.9 本章小结30-32
• 第四章 侧面散热叶片结构参数对熵产和温度场的影响32-47
• 4.1 封闭模型的熵产及温度场分析32-35
• 4.1.1 基于FLUENT软件的熵产仿真计算32
• 4.1.2 封闭模型的熵产和温度场仿真结果分析32-34
• 4.1.3 侧面散热结构研究参数的确定34-35
• 4.2 叶片结构参数对熵产和温度场的影响35-42
• 4.2.1 叶片夹角对熵产与温度场的影响35-38
• 4.2.2 叶片数量对熵产与温度场的影响38-40
• 4.2.3 叶片高度对熵产与温度场的影响40-42
• 4.3 侧面散热结构的优化结果和分析42-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 周向散热翅片结构参数对熵产和温度场的影响47-58
• 5.1 翅片数量对熵产和温度场的影响47-49
• 5.2 翅片高度对熵产和温度场的影响49-53
• 5.3 翅片间距对熵产和温度场的影响53-55
• 5.4 周向散热结构的优化结果和分析55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 永磁调速器散热结构整体优化的结果分析58-63
• 6.1 散热结构整体优化模型58-59
• 6.2 整体优化的结果分析59-61
• 6.2.1 整体优化模型熵产的结果分析59-60
• 6.2.2 整体优化模型温度场的结果分析60-61
• 6.2.3 散热节能优化的结果对比分析61
• 6.3 散热结构参数对熵产和最高温升的影响比较61-62
• 6.4 本章小结62-63
• 第七章 结论与展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-70

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