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1、 安徽建筑大学机电学院 毕业设计（论文）开题报告课 题: 水冷式电机热特性仿真研究 专 业: 过程装备与控制工程 班 级: 11过控2班 学生姓名: 何叶青 学 号: 11210060208 指导教师: 唐志国 填表日期: 2015.3.10 安徽建筑大学机械与电气工程学院二一五年三月 制表说 明1.抓好毕业设计（论文）的开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节.为了加强对毕业设计（论文）的过程管理，规范毕业设计（论文）的开题报告,特印发此表。2.毕业生一般应在毕业设计前期准备过程中,通过文献调研，主动跟指导教师讨论,完成毕业设计（论文）的开题报告。3.此表经过指导教师和有关人员签字后
2、,一份由指导教师保存，一份交系教务办公室,一份上交教务处。4.毕业生在毕业设计（论文）答辩时，必须提交这份毕业设计（论文）开题报告。一 简表学生简况姓名何叶青性别男出生年月1994.01入学时间2011.9学号11210060208专业过程装备与控制工程班级2班毕业设计论文课题名称水冷式电机热特性仿真研究课题来源 指导老师拟题类型 论文设计内容和意义摘要 新能源汽车要求驱动电机功率大、体积小，温升是影响其功率密度提高的主要原因之一。因此研究汽车电机冷却技术，特别是改进设计还不完善的冷却水套，对降低汽车电机温度，使电机能够安全稳定的运行有重要意义。利用流体力学理论和传热学理论，本文提出在底部增加
3、散热球的设想。通过构建一个水管模型，比较添加散热球与不添加散热球对出口温度的影响，证明添加散热球散热效果更好;为了减少水阻且提出了圆润水道拐弯的方法，仿真证明此法得当。这两种设想为更好的设计电机冷却水套在细节上作了改进。本文以LDCM105-4, 45kW的汽车水冷电动机为例，计算出电机各部分铁耗、铜耗等损耗，将这些损耗折算成相应部位的功率密度。之后，建立电机定子及其水套的三维模型，对模型进行剖分，把功率密度、材料、流体域、出口速度、入口速度等边界条件带入，计算出实验室现有模型的温度变化图和流量分布图。仿真的结果暴露了原有模型的一些缺陷，本人对模型改进，改进模型与原模型进行了仿真对比分析，显示
4、新设计模型较原有模型散热能力更强。改进模型的提出为更好的设计电机冷却水套在整体上做了改进。本文又以改进模型为样本，研究电机冷却系统的流体流速对电机内温度分布的影响。在流量和热源不变的基础上，改变水速，得到了流体流速和电机内温度的关系曲线。最后，结合本文在细节和整体上的研究成果，经过综合分析，集合优点，以新设计模型为基础，本人提出了一种全新的模型设想。二 选题依据1. 阐述该选题的研究意义，分析跟该课题有关的国内外研究概况和发展趋势随着石油危机的出现，全球范围内能源问题成为关注的焦点，人们的环保意识越来越强，然而，公交车作为城市主要污染源之一却成为人们生活中不可缺少的交通工具，汽车工业环保、节能
5、的呼声不断提高，电动汽车作为新能源汽车将是21世纪清洁、高效和节能的发展趋势。近几年来，电机技术、机械制造技术和自动控制技术的不断发展，推动了我国电机技术的发展进步，电机在汽车驱动的应用领域越来越广，直流电机、交流电机、无刷电机、异步电机和开关磁阻电机等作为驱动电机已取得了较好的应用效果。在温度场方面，国外学者也有大量科研成果。1976年，A. F.Armor等人利用差分法分析了汽轮电机定子的全域温度场，使各国专家眼前一亮，特别是电机温度场方面的分析起到了划时代的意义，但是在热传递方面，尤其是绕组和定子绕组间传热方面有一些不足。 Yangsoo Lee, Hyang-beom Lee, Son
6、g-yop Hahn，对定子缺相时和短路情况下多相感应电机温度场展开了深入的研究。此后，Jbtiouen,R, Mezani,S, Cannistra, G等学者采用热源分析和近似温度处理等方法仿真了温度变化图，对比了这些方法的实用性。国内学者胡敏强等人提出了圆柱坐标系下分析有限元模型的一种新型计算方法，适合分析电机温度场，剖分单元为拱形单元，可以对整个电机全域温度场进行分析。哈尔滨理工大学的李伟力教授也在此方面做了大量研究，完成了许多电机的温度场计算，特别是在绝缘老化分析及绕组内部结构对温度的影响方面成果显著。2. 国内外主要参考文献（列出作者、论文名称、期刊名称、出 版年月）1 韩占忠，王
7、敬，兰小平编FLUENT流体工程仿真计算实例与应用M北京：北京理工大学出版社，20042 王福军编著计算流体动力学分析CFD软件原理与应用M北京：清华大学出版社，20043 柯坷.新能源汽车发展恰逢其时J.中国汽车界，2009, (5): 34-35.4 李翠萍，柴凤，程树康.冷却水流速对汽车水冷电机温升影响研究J.电机与控制学报，2012, 34(2): 1-5.5 吴银龙，陆显斌.高压电机内部流体场计算与分析J.防爆电机，2011,32(3): 231一234. 6 Yangsoo Lee，Hyang-beom Lee，Song-yop Hahn，etc .Temperature Anal
8、ysis of Induction Motor with Distributed Heat Sources by Finite ElementMethodJIEEE Transactions on Magnetics, 1997，33(2): 1718一1721.7 Ibtiouen R, Mezani S，Touhami O .Application of Lumped Parameter Sandfinite Element Methods to The Thermal Modeling of an Induction MotorC.Electric Machines and Drives
9、 Conference,IEEE International, 2011:505一507.三 研究内容 1、通过资料查阅，了解新能源汽车电机的结构特点、基本原理、技术特性及其在相关行业中的应用与发展，了解CFD仿真技术的应用情况。2、学习掌握仿真软件ANSYS &FLUENT等CFD软件。3、拟定相关结构参数，进行水冷式电机的结构设计计算,绘制图纸。4、进行水冷式电机散热特性的CFD数值模拟，根据结果进行水冷电机的优化设计。四 研究方案拟采用的研究方法，技术路线,可行性分析。 通过查阅资料，搜集优化设计水冷电机的最新技术，了解自身方案的不足，找到解决方法，论证可行性。在实践部分，要熟悉FLUENT仿真软件的应用，能够熟练的绘制图纸。调试部分以实验为基础，反复试验知道出现预期结果。五 工作进度的大致安排序 号设计（论文）各阶段名称日期（周数）1资料查阅，下载外文，完成翻译12撰写文献综述，完成开题报告23软件学习3-44水冷式电机计算设计、绘制图纸和仿真优化5-165整理资料、撰写论文、毕业答辩17-18六、设计成果通过FLUENT仿真软件完成对水冷电机的优化设计指导教师意见 指导教师签名： 日期：系教学委员会意见 主任签名： 日期：
