ഒരു എയർ-കൂൾഡ് സിസ്റ്റവും സംയോജിത വാട്ടർ-കൂളിംഗ് സിസ്റ്റവും സംയോജിപ്പിച്ച് ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് വിശകലനം

Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി.പരിമിതമായ CSS പിന്തുണയുള്ള ഒരു ബ്രൗസർ പതിപ്പാണ് നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്‌ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ അനുയോജ്യത മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക).അതിനിടയിൽ, നിലവിലുള്ള പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് കാണിക്കുന്നു.
എഞ്ചിന്റെ പ്രവർത്തനച്ചെലവും ദീർഘായുസ്സും കാരണം, ശരിയായ എഞ്ചിൻ തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് തന്ത്രം വളരെ പ്രധാനമാണ്.ഈ ലേഖനം ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾക്ക് മികച്ച ഡ്യൂറബിളിറ്റി നൽകുന്നതിനും കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുമായി ഒരു തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് തന്ത്രം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.കൂടാതെ, എഞ്ചിൻ തണുപ്പിക്കൽ രീതികളെക്കുറിച്ചുള്ള സാഹിത്യത്തിന്റെ വിപുലമായ അവലോകനം നടത്തി.പ്രധാന ഫലമായി, താപ വിതരണത്തിന്റെ അറിയപ്പെടുന്ന പ്രശ്നം കണക്കിലെടുത്ത് ഉയർന്ന പവർ എയർ-കൂൾഡ് അസിൻക്രണസ് മോട്ടറിന്റെ താപ കണക്കുകൂട്ടൽ നൽകുന്നു.കൂടാതെ, നിലവിലെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി രണ്ടോ അതിലധികമോ തണുപ്പിക്കൽ തന്ത്രങ്ങളുള്ള ഒരു സംയോജിത സമീപനം ഈ പഠനം നിർദ്ദേശിക്കുന്നു.100 കിലോവാട്ട് എയർ-കൂൾഡ് അസിൻക്രണസ് മോട്ടോറിന്റെ മോഡലിന്റെയും അതേ മോട്ടോറിന്റെ മെച്ചപ്പെട്ട തെർമൽ മാനേജ്‌മെന്റ് മോഡലിന്റെയും ഒരു സംഖ്യാ പഠനം, എയർ കൂളിംഗും സംയോജിത വാട്ടർ കൂളിംഗ് സിസ്റ്റവും സംയോജിപ്പിച്ച് മോട്ടോർ കാര്യക്ഷമതയിൽ ഗണ്യമായ വർദ്ധനവ് കൈവരിക്കാനാകും. നടപ്പിലാക്കി.SolidWorks 2017, ANSYS Fluent 2021 പതിപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സംയോജിത എയർ-കൂൾഡ്, വാട്ടർ-കൂൾഡ് സിസ്റ്റം പഠിച്ചു.മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ജലപ്രവാഹങ്ങൾ (5 എൽ/മിനിറ്റ്, 10 എൽ/മിനിറ്റ്, 15 എൽ/മിനിറ്റ്) പരമ്പരാഗത എയർ-കൂൾഡ് ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾക്കെതിരെ വിശകലനം ചെയ്യുകയും ലഭ്യമായ പ്രസിദ്ധീകരണ വിഭവങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പരിശോധിച്ചുറപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.വ്യത്യസ്ത ഫ്ലോ റേറ്റുകൾക്ക് (യഥാക്രമം 5 എൽ/മിനിറ്റ്, 10 എൽ/മിനിറ്റ്, 15 എൽ/മിനിറ്റ്) ഞങ്ങൾക്ക് 2.94%, 4.79%, 7.69% എന്നിങ്ങനെയുള്ള താപനില കുറയ്ക്കൽ ലഭിച്ചുവെന്ന് വിശകലനം കാണിക്കുന്നു.അതിനാൽ, എയർ-കൂൾഡ് ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറിനെ അപേക്ഷിച്ച് എംബഡഡ് ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറിന് താപനില ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
ആധുനിക എഞ്ചിനീയറിംഗ് ശാസ്ത്രത്തിന്റെ പ്രധാന കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളിലൊന്നാണ് ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോർ.ഓട്ടോമോട്ടീവ്, എയ്‌റോസ്‌പേസ് വ്യവസായങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെ വീട്ടുപകരണങ്ങൾ മുതൽ വാഹനങ്ങൾ വരെ എല്ലാത്തിലും ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ (AM) ജനപ്രീതി വർദ്ധിച്ചു, അവയുടെ ഉയർന്ന സ്റ്റാർട്ടിംഗ് ടോർക്ക്, നല്ല വേഗത നിയന്ത്രണം, മിതമായ ഓവർലോഡ് ശേഷി (ചിത്രം 1).ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾ നിങ്ങളുടെ ലൈറ്റ് ബൾബുകൾ പ്രകാശിപ്പിക്കുക മാത്രമല്ല, നിങ്ങളുടെ ടൂത്ത് ബ്രഷ് മുതൽ ടെസ്‌ല വരെയുള്ള നിങ്ങളുടെ വീട്ടിലെ മിക്ക ഗാഡ്‌ജെറ്റുകളേയും പവർ ചെയ്യുന്നു.സ്റ്റേറ്ററിന്റെയും റോട്ടർ വിൻഡിംഗുകളുടെയും കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ സമ്പർക്കത്തിലൂടെയാണ് IM-ലെ മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജം സൃഷ്ടിക്കുന്നത്.കൂടാതെ, അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങളുടെ പരിമിതമായ വിതരണം കാരണം IM ഒരു പ്രായോഗിക ഓപ്ഷനാണ്.എന്നിരുന്നാലും, AD-കളുടെ പ്രധാന പോരായ്മ, അവയുടെ ആയുസ്സും കാര്യക്ഷമതയും താപനിലയോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ് എന്നതാണ്.ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾ ലോകത്തിലെ വൈദ്യുതിയുടെ 40% ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഈ മെഷീനുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം നിയന്ത്രിക്കുന്നത് നിർണായകമാണെന്ന് ചിന്തിക്കാൻ നമ്മെ നയിക്കും.
പ്രവർത്തന താപനിലയിലെ ഓരോ 10 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വർദ്ധനവിനും, മുഴുവൻ എഞ്ചിന്റെയും ആയുസ്സ് പകുതിയായി കുറയുമെന്ന് അരീനിയസ് സമവാക്യം പറയുന്നു.അതിനാൽ, യന്ത്രത്തിന്റെ വിശ്വാസ്യത ഉറപ്പുവരുത്തുന്നതിനും ഉൽപാദനക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും, രക്തസമ്മർദ്ദത്തിന്റെ താപ നിയന്ത്രണം ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.മുൻകാലങ്ങളിൽ, താപ വിശകലനം അവഗണിക്കപ്പെട്ടു, ഡിസൈൻ അനുഭവം അല്ലെങ്കിൽ വൈൻഡിംഗ് കറന്റ് ഡെൻസിറ്റി പോലുള്ള മറ്റ് ഡൈമൻഷണൽ വേരിയബിളുകൾ അടിസ്ഥാനമാക്കി മോട്ടോർ ഡിസൈനർമാർ പെരിഫററിയിൽ മാത്രമാണ് പ്രശ്നം പരിഗണിച്ചത്. ഈ സമീപനങ്ങൾ ഏറ്റവും മോശമായവയ്ക്ക് വലിയ സുരക്ഷാ മാർജിനുകൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. കേസ് ചൂടാക്കൽ വ്യവസ്ഥകൾ, മെഷീൻ വലുപ്പത്തിൽ വർദ്ധനവുണ്ടാക്കുകയും അതിനാൽ ചെലവ് വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
രണ്ട് തരം താപ വിശകലനം ഉണ്ട്: ലംപ്ഡ് സർക്യൂട്ട് വിശകലനം, സംഖ്യാ രീതികൾ.വേഗത്തിലും കൃത്യമായും കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്താനുള്ള കഴിവാണ് വിശകലന രീതികളുടെ പ്രധാന നേട്ടം.എന്നിരുന്നാലും, താപ പാതകൾ അനുകരിക്കുന്നതിന് മതിയായ കൃത്യതയോടെ സർക്യൂട്ടുകൾ നിർവചിക്കുന്നതിന് ഗണ്യമായ ശ്രമം നടത്തേണ്ടതുണ്ട്.മറുവശത്ത്, സംഖ്യാ രീതികളെ ഏകദേശം കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ഫ്ലൂയിഡ് ഡൈനാമിക്സ് (CFD), സ്ട്രക്ചറൽ തെർമൽ അനാലിസിസ് (STA) എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇവ രണ്ടും പരിമിത മൂലക വിശകലനം (FEA) ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഉപകരണത്തിന്റെ ജ്യാമിതി മാതൃകയാക്കാൻ നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു എന്നതാണ് സംഖ്യാ വിശകലനത്തിന്റെ പ്രയോജനം.എന്നിരുന്നാലും, സിസ്റ്റം സജ്ജീകരണവും കണക്കുകൂട്ടലും ചിലപ്പോൾ ബുദ്ധിമുട്ടായിരിക്കും.വിവിധ ആധുനിക ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ താപ, വൈദ്യുതകാന്തിക വിശകലനത്തിന്റെ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഉദാഹരണങ്ങളാണ് ചുവടെ ചർച്ചചെയ്യുന്ന ശാസ്ത്രീയ ലേഖനങ്ങൾ.അസിൻക്രണസ് മോട്ടോറുകളിലെ താപ പ്രതിഭാസങ്ങളും അവയുടെ തണുപ്പിക്കൽ രീതികളും പഠിക്കാൻ ഈ ലേഖനങ്ങൾ രചയിതാക്കളെ പ്രേരിപ്പിച്ചു.
പിൽ-വാൻ ഹാൻ1 MI-യുടെ താപ, വൈദ്യുതകാന്തിക വിശകലനത്തിൽ ഏർപ്പെട്ടിരുന്നു.തെർമൽ വിശകലനത്തിന് ലംപ്ഡ് സർക്യൂട്ട് വിശകലന രീതിയും വൈദ്യുതകാന്തിക വിശകലനത്തിനായി സമയ-വ്യത്യസ്‌ത കാന്തിക പരിമിത മൂലക രീതിയും ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഏതെങ്കിലും വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനിൽ താപ ഓവർലോഡ് സംരക്ഷണം ശരിയായി നൽകുന്നതിന്, സ്റ്റേറ്റർ വിൻഡിംഗിന്റെ താപനില വിശ്വസനീയമായി കണക്കാക്കണം.അഹമ്മദ് et al.2 ആഴത്തിലുള്ള താപ, തെർമോഡൈനാമിക് പരിഗണനകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു ഉയർന്ന ഓർഡർ ഹീറ്റ് നെറ്റ്‌വർക്ക് മോഡൽ നിർദ്ദേശിച്ചു.വ്യാവസായിക താപ സംരക്ഷണ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി തെർമൽ മോഡലിംഗ് രീതികളുടെ വികസനം വിശകലന പരിഹാരങ്ങളിൽ നിന്നും താപ പാരാമീറ്ററുകളുടെ പരിഗണനയിൽ നിന്നും പ്രയോജനം നേടുന്നു.
നായർ et al.3 ഒരു ഇലക്ട്രിക്കൽ മെഷീനിലെ താപ വിതരണം പ്രവചിക്കാൻ 39 kW IM-ന്റെയും 3D ന്യൂമറിക്കൽ തെർമൽ വിശകലനത്തിന്റെയും സംയോജിത വിശകലനം ഉപയോഗിച്ചു.Ying et al.4 ഫാൻ-കൂൾഡ് ഫുൾ എൻക്ലോസ്ഡ് (TEFC) IM-കൾ 3D താപനില കണക്കാക്കി വിശകലനം ചെയ്തു.ചന്ദ്രൻ തുടങ്ങിയവർ.5 CFD ഉപയോഗിച്ച് IM TEFC യുടെ ഹീറ്റ് ഫ്ലോ പ്രോപ്പർട്ടികൾ പഠിച്ചു.LPTN മോട്ടോർ ട്രാൻസിഷൻ മോഡൽ നൽകിയത് Todd et al.6.നിർദ്ദിഷ്ട LPTN മോഡലിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ കണക്കുകൂട്ടിയ താപനിലകൾക്കൊപ്പം പരീക്ഷണാത്മക താപനില ഡാറ്റയും ഉപയോഗിക്കുന്നു.പീറ്റർ et al.7 വൈദ്യുത മോട്ടോറുകളുടെ താപ സ്വഭാവത്തെ ബാധിക്കുന്ന വായുപ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ CFD ഉപയോഗിച്ചു.
Cabral et al8 ഒരു ലളിതമായ IM തെർമൽ മോഡൽ നിർദ്ദേശിച്ചു, അതിൽ സിലിണ്ടർ ഹീറ്റ് ഡിഫ്യൂഷൻ സമവാക്യം പ്രയോഗിച്ച് യന്ത്രത്തിന്റെ താപനില ലഭിക്കും.Nategh et al.9 ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഘടകങ്ങളുടെ കൃത്യത പരിശോധിക്കുന്നതിനായി CFD ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സ്വയം വായുസഞ്ചാരമുള്ള ട്രാക്ഷൻ മോട്ടോർ സിസ്റ്റം പഠിച്ചു.അതിനാൽ, ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ താപ വിശകലനം അനുകരിക്കാൻ സംഖ്യാപരവും പരീക്ഷണാത്മകവുമായ പഠനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം, ചിത്രം കാണുക.2.
Yinye et al.10, സ്റ്റാൻഡേർഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പൊതുവായ താപ ഗുണങ്ങളും മെഷീൻ ഭാഗങ്ങളുടെ നഷ്ടത്തിന്റെ പൊതുവായ ഉറവിടങ്ങളും ചൂഷണം ചെയ്തുകൊണ്ട് താപ മാനേജ്മെന്റ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഡിസൈൻ നിർദ്ദേശിച്ചു.മാർക്കോ et al.11 CFD, LPTN മോഡലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളും മെഷീൻ ഘടകങ്ങൾക്കുള്ള വാട്ടർ ജാക്കറ്റുകളും രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനുള്ള മാനദണ്ഡങ്ങൾ അവതരിപ്പിച്ചു.Yaohui et al.12 അനുയോജ്യമായ ഒരു തണുപ്പിക്കൽ രീതി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനും ഡിസൈൻ പ്രക്രിയയുടെ തുടക്കത്തിൽ പ്രകടനം വിലയിരുത്തുന്നതിനും വിവിധ മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശങ്ങൾ നൽകുന്നു.Nell et al.13 ഒരു മൾട്ടിഫിസിക്‌സ് പ്രശ്‌നത്തിന് നൽകിയിരിക്കുന്ന മൂല്യങ്ങൾ, വിശദാംശങ്ങളുടെ നില, കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പവർ എന്നിവയ്‌ക്കായി കപ്പിൾഡ് ഇലക്‌ട്രോമാഗ്നറ്റിക്-തെർമൽ സിമുലേഷനായി മോഡലുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു.ജീൻ et al.14, Kim et al.15 എന്നിവർ ഒരു 3D കപ്പിൾഡ് FEM ഫീൽഡ് ഉപയോഗിച്ച് എയർ-കൂൾഡ് ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറിന്റെ താപനില വിതരണത്തെക്കുറിച്ച് പഠിച്ചു.3D എഡ്ഡി കറന്റ് ഫീൽഡ് അനാലിസിസ് ഉപയോഗിച്ച് ഇൻപുട്ട് ഡാറ്റ കണക്കാക്കുക, ജൂൾ നഷ്ടങ്ങൾ കണ്ടെത്തുകയും അവ താപ വിശകലനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുക.
Michel et al.16 സിമുലേഷനുകളിലൂടെയും പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും പരമ്പരാഗത അപകേന്ദ്ര കൂളിംഗ് ഫാനുകളെ വിവിധ ഡിസൈനുകളുടെ അച്ചുതണ്ട് ഫാനുകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു.ഈ ഡിസൈനുകളിലൊന്ന് ഒരേ പ്രവർത്തന താപനില നിലനിർത്തിക്കൊണ്ടുതന്നെ എഞ്ചിൻ കാര്യക്ഷമതയിൽ ചെറുതും എന്നാൽ കാര്യമായതുമായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ നേടി.
ഒരു ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറിന്റെ ഷാഫ്റ്റിലെ ഇരുമ്പിന്റെ നഷ്ടം കണക്കാക്കാൻ ലു et al.17 ബൊഗ്ലീറ്റി മോഡലുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് തുല്യമായ മാഗ്നറ്റിക് സർക്യൂട്ട് രീതി ഉപയോഗിച്ചു.സ്പിൻഡിൽ മോട്ടോറിനുള്ളിലെ ഏതെങ്കിലും ക്രോസ് സെക്ഷനിലെ കാന്തിക ഫ്ലക്സ് സാന്ദ്രതയുടെ വിതരണം ഏകതാനമാണെന്ന് രചയിതാക്കൾ അനുമാനിക്കുന്നു.പരിമിതമായ മൂലക വിശകലനത്തിന്റെയും പരീക്ഷണ മാതൃകകളുടെയും ഫലങ്ങളുമായി അവർ അവരുടെ രീതി താരതമ്യം ചെയ്തു.MI യുടെ എക്സ്പ്രസ് വിശകലനത്തിനായി ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കാം, പക്ഷേ അതിന്റെ കൃത്യത പരിമിതമാണ്.
ലീനിയർ ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലം വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള വിവിധ രീതികൾ 18 അവതരിപ്പിക്കുന്നു.അവയിൽ, റിയാക്ടീവ് റെയിലുകളിലെ വൈദ്യുതി നഷ്ടം കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള രീതികളും ട്രാക്ഷൻ ലീനിയർ ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ താപനില വർദ്ധനവ് പ്രവചിക്കുന്നതിനുള്ള രീതികളും വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു.ലീനിയർ ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ ഊർജ്ജ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഈ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കാം.
സബ്ദൂർ തുടങ്ങിയവർ.19 ത്രിമാന സംഖ്യാ രീതി ഉപയോഗിച്ച് കൂളിംഗ് ജാക്കറ്റുകളുടെ പ്രകടനം അന്വേഷിച്ചു.കൂളിംഗ് ജാക്കറ്റ് ത്രീ-ഫേസ് IM-ന് ശീതീകരണത്തിന്റെ പ്രധാന സ്രോതസ്സായി വെള്ളം ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് പമ്പിംഗിന് ആവശ്യമായ വൈദ്യുതിക്കും പരമാവധി താപനിലയ്ക്കും പ്രധാനമാണ്.റിപ്പൽ തുടങ്ങിയവർ.20 ട്രാൻസ്‌വേർസ് ലാമിനേറ്റഡ് കൂളിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്ന ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഒരു പുതിയ സമീപനത്തിന് പേറ്റന്റ് ലഭിച്ചു, അതിൽ റഫ്രിജറന്റ് പരസ്പരം കാന്തിക ലാമിനേഷനിലെ ദ്വാരങ്ങളാൽ രൂപപ്പെടുന്ന ഇടുങ്ങിയ പ്രദേശങ്ങളിലൂടെ തിരശ്ചീനമായി ഒഴുകുന്നു.ഡെറിസാഡെ തുടങ്ങിയവർ.21 എഥിലീൻ ഗ്ലൈക്കോളും വെള്ളവും ചേർന്ന മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ച് ഓട്ടോമോട്ടീവ് വ്യവസായത്തിലെ ട്രാക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ തണുപ്പിക്കൽ പരീക്ഷണാത്മകമായി അന്വേഷിച്ചു.CFD, 3D പ്രക്ഷുബ്ധ ദ്രാവക വിശകലനം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വിവിധ മിശ്രിതങ്ങളുടെ പ്രകടനം വിലയിരുത്തുക.ബൂപതി et al.22 നടത്തിയ ഒരു സിമുലേഷൻ പഠനം, വാട്ടർ-കൂൾഡ് എഞ്ചിനുകളുടെ (17-124 ° C) താപനില പരിധി എയർ-കൂൾഡ് എഞ്ചിനുകളേക്കാൾ (104-250 ° C) വളരെ ചെറുതാണെന്ന് കാണിച്ചു.അലുമിനിയം വാട്ടർ-കൂൾഡ് മോട്ടോറിന്റെ പരമാവധി താപനില 50.4% കുറയുന്നു, കൂടാതെ PA6GF30 വാട്ടർ-കൂൾഡ് മോട്ടോറിന്റെ പരമാവധി താപനില 48.4% കുറയുന്നു.Bezukov et al.23 ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ച് എഞ്ചിൻ മതിലിന്റെ താപ ചാലകതയിൽ സ്കെയിൽ രൂപീകരണത്തിന്റെ പ്രഭാവം വിലയിരുത്തി.1.5 എംഎം കട്ടിയുള്ള ഓക്സൈഡ് ഫിലിം താപ കൈമാറ്റം 30% കുറയ്ക്കുകയും ഇന്ധന ഉപഭോഗം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും എഞ്ചിൻ ശക്തി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് പഠനങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.
Tanguy et al.24 വിവിധ ഫ്ലോ റേറ്റ്, ഓയിൽ താപനില, ഭ്രമണ വേഗത, ലൂബ്രിക്കറ്റിംഗ് ഓയിൽ ഒരു കൂളന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറുകൾക്കുള്ള ഇൻജക്ഷൻ മോഡുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി.ഒഴുക്ക് നിരക്കും മൊത്തത്തിലുള്ള തണുപ്പിക്കൽ കാര്യക്ഷമതയും തമ്മിൽ ശക്തമായ ബന്ധം സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്.Ha et al.25 ഓയിൽ ഫിലിം തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനും എഞ്ചിൻ കൂളിംഗ് കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഡ്രിപ്പ് നോസിലുകൾ നോസിലുകളായി ഉപയോഗിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു.
Nandi et al.26 എഞ്ചിൻ പ്രകടനത്തിലും തെർമൽ മാനേജ്മെന്റിലും എൽ ആകൃതിയിലുള്ള ഫ്ലാറ്റ് ഹീറ്റ് പൈപ്പുകളുടെ സ്വാധീനം വിശകലനം ചെയ്തു.ഹീറ്റ് പൈപ്പ് ബാഷ്പീകരണ ഭാഗം മോട്ടോർ കേസിംഗിൽ ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുകയോ മോട്ടോർ ഷാഫ്റ്റിൽ കുഴിച്ചിടുകയോ ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ കണ്ടൻസർ ഭാഗം ലിക്വിഡ് അല്ലെങ്കിൽ വായു പ്രചരിപ്പിച്ച് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുകയും തണുപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ബെല്ലറ്റ്രെ et al.27 ഒരു താൽക്കാലിക മോട്ടോർ സ്റ്റേറ്ററിനായി PCM സോളിഡ്-ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റം പഠിച്ചു.പി‌സി‌എം വൈൻഡിംഗ് ഹെഡുകളെ ഇംപ്രെഗ്നേറ്റ് ചെയ്യുന്നു, ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന താപ ഊർജ്ജം സംഭരിച്ച് ഹോട്ട് സ്പോട്ട് താപനില കുറയ്ക്കുന്നു.
അങ്ങനെ, മോട്ടോർ പ്രകടനവും താപനിലയും വ്യത്യസ്ത തണുപ്പിക്കൽ തന്ത്രങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് വിലയിരുത്തുന്നു, ചിത്രം കാണുക.3. ഈ കൂളിംഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ വിൻഡിംഗ്സ്, പ്ലേറ്റുകൾ, വിൻ‌ഡിംഗ് ഹെഡ്‌സ്, കാന്തങ്ങൾ, മൃതദേഹം, എൻഡ് പ്ലേറ്റുകൾ എന്നിവയുടെ താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനാണ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.
ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ അവയുടെ കാര്യക്ഷമമായ താപ കൈമാറ്റത്തിന് പേരുകേട്ടതാണ്.എന്നിരുന്നാലും, എഞ്ചിന് ചുറ്റും കൂളന്റ് പമ്പ് ചെയ്യുന്നത് ധാരാളം ഊർജ്ജം ചെലവഴിക്കുന്നു, ഇത് എഞ്ചിന്റെ ഫലപ്രദമായ ഊർജ്ജ ഉൽപ്പാദനം കുറയ്ക്കുന്നു.മറുവശത്ത്, എയർ കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ അവയുടെ കുറഞ്ഞ ചിലവും നവീകരണത്തിന്റെ എളുപ്പവും കാരണം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു രീതിയാണ്.എന്നിരുന്നാലും, ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഇത് ഇപ്പോഴും കാര്യക്ഷമമല്ല.ഒരു ലിക്വിഡ്-കൂൾഡ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഉയർന്ന താപ കൈമാറ്റ പ്രകടനവും അധിക ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കാതെ എയർ-കൂൾഡ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ കുറഞ്ഞ വിലയും സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സംയോജിത സമീപനം ആവശ്യമാണ്.
ഈ ലേഖനം എ.ഡി.യിലെ താപനഷ്ടങ്ങൾ പട്ടികപ്പെടുത്തുകയും വിശകലനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.ഈ പ്രശ്നത്തിന്റെ മെക്കാനിസവും ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ ചൂടാക്കലും തണുപ്പിക്കലും, തണുപ്പിക്കൽ തന്ത്രങ്ങളിലൂടെ ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോഴ്സിലെ ഹീറ്റ് ലോസ് വിഭാഗത്തിൽ വിശദീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.ഒരു ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറിന്റെ കാമ്പിന്റെ താപനഷ്ടം താപമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.അതിനാൽ, ചാലകത്തിലൂടെയും നിർബന്ധിത സംവഹനത്തിലൂടെയും എഞ്ചിനുള്ളിലെ താപ കൈമാറ്റത്തിന്റെ സംവിധാനത്തെക്കുറിച്ച് ഈ ലേഖനം ചർച്ചചെയ്യുന്നു.തുടർച്ചയായ സമവാക്യങ്ങൾ, നേവിയർ-സ്റ്റോക്ക്സ്/മൊമെന്റം സമവാക്യങ്ങൾ, ഊർജ്ജ സമവാക്യങ്ങൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് IM-ന്റെ താപ മോഡലിംഗ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്നു.വൈദ്യുത മോട്ടോറിന്റെ താപ വ്യവസ്ഥയെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള ഏക ഉദ്ദേശ്യത്തിനായി സ്റ്റേറ്റർ വിൻഡിംഗുകളുടെ താപനില കണക്കാക്കാൻ ഗവേഷകർ IM-ന്റെ വിശകലനവും സംഖ്യാപരവുമായ താപ പഠനങ്ങൾ നടത്തി.ഈ ലേഖനം എയർ-കൂൾഡ് IM-കളുടെ താപ വിശകലനത്തിലും CAD മോഡലിംഗും ANSYS ഫ്ലൂവന്റ് സിമുലേഷനും ഉപയോഗിച്ച് സംയോജിത എയർ-കൂൾഡ്, വാട്ടർ-കൂൾഡ് IM-കളുടെ താപ വിശകലനം എന്നിവയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.എയർ-കൂൾഡ്, വാട്ടർ-കൂൾഡ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ സംയോജിത മെച്ചപ്പെടുത്തിയ മോഡലിന്റെ താപ ഗുണങ്ങൾ ആഴത്തിൽ വിശകലനം ചെയ്യുന്നു.മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, ഇവിടെ ലിസ്റ്റുചെയ്‌തിരിക്കുന്ന രേഖകൾ താപ പ്രതിഭാസങ്ങളുടെയും ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ തണുപ്പിന്റെയും മേഖലയിലെ അത്യാധുനികതയുടെ സംഗ്രഹമല്ല, പക്ഷേ ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകളുടെ വിശ്വസനീയമായ പ്രവർത്തനം ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് പരിഹരിക്കേണ്ട നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങൾ അവ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. .
താപനഷ്ടം സാധാരണയായി ചെമ്പ് നഷ്ടം, ഇരുമ്പ് നഷ്ടം, ഘർഷണം / മെക്കാനിക്കൽ നഷ്ടം എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.
കണ്ടക്ടറിന്റെ പ്രതിരോധശേഷി കാരണം ജൂൾ ചൂടാക്കുന്നതിന്റെ ഫലമാണ് ചെമ്പ് നഷ്ടം, ഇത് 10.28 ആയി കണക്കാക്കാം:
ഇവിടെ q̇g എന്നത് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന താപമാണ്, I, Ve എന്നിവ യഥാക്രമം നാമമാത്രമായ കറന്റും വോൾട്ടേജും ആണ്, Re എന്നത് ചെമ്പ് പ്രതിരോധമാണ്.
അയൺ നഷ്ടം, പാരാസൈറ്റിക് ലോസ് എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, ഇത് AM-ൽ ഹിസ്റ്റെരെസിസ്, എഡ്ഡി കറന്റ് നഷ്ടം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകുന്ന രണ്ടാമത്തെ പ്രധാന നഷ്ടമാണ്, പ്രധാനമായും സമയ-വ്യതിചലിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രം മൂലമാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്.വിപുലീകൃത സ്റ്റെയിൻമെറ്റ്സ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് അവയെ കണക്കാക്കുന്നു, അതിന്റെ ഗുണകങ്ങൾ 10,28,29 ഓപ്പറേറ്റിംഗ് അവസ്ഥകളെ ആശ്രയിച്ച് സ്ഥിരമോ വേരിയബിളോ ആയി കണക്കാക്കാം.
ഇവിടെ Khn എന്നത് കോർ ലോസ് ഡയഗ്രാമിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ ഹിസ്റ്റെറിസിസ് നഷ്ട ഘടകമാണ്, കെൻ എഡ്ഡി കറന്റ് ലോസ് ഫാക്ടർ ആണ്, N ആണ് ഹാർമോണിക് സൂചിക, Bn, f എന്നിവ യഥാക്രമം നോൺ-സിനോസോയ്ഡൽ എക്സിറ്റേഷന്റെ പീക്ക് ഫ്ലക്സ് സാന്ദ്രതയും ആവൃത്തിയും ആണ്.മേൽപ്പറഞ്ഞ സമവാക്യം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ കൂടുതൽ ലളിതമാക്കാം10,29:
അവയിൽ, K1, K2 എന്നിവ യഥാക്രമം കോർ ലോസ് ഫാക്ടർ, എഡ്ഡി കറന്റ് ലോസ് (qec), ഹിസ്റ്റെറിസിസ് ലോസ് (qh), അധിക നഷ്ടം (qex) എന്നിവയാണ്.
കാറ്റ് ലോഡും ഘർഷണനഷ്ടവുമാണ് IM ലെ മെക്കാനിക്കൽ നഷ്ടത്തിന്റെ രണ്ട് പ്രധാന കാരണങ്ങൾ.കാറ്റിന്റെയും ഘർഷണത്തിന്റെയും നഷ്ടം 10 ആണ്.
ഫോർമുലയിൽ, n എന്നത് ഭ്രമണ വേഗതയാണ്, Kfb എന്നത് ഘർഷണ നഷ്ടങ്ങളുടെ ഗുണകമാണ്, D എന്നത് റോട്ടറിന്റെ പുറം വ്യാസം ആണ്, l എന്നത് റോട്ടറിന്റെ നീളം, G എന്നത് റോട്ടറിന്റെ ഭാരം 10 ആണ്.
എഞ്ചിനിനുള്ളിലെ താപ കൈമാറ്റത്തിനുള്ള പ്രാഥമിക സംവിധാനം ചാലകത്തിലൂടെയും ആന്തരിക ചൂടാക്കലിലൂടെയും ആണ്, ഈ ഉദാഹരണത്തിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന Poisson സമവാക്യം 30 നിർണ്ണയിക്കുന്നു:
ഓപ്പറേഷൻ സമയത്ത്, മോട്ടോർ സ്ഥിരമായ അവസ്ഥയിൽ എത്തുമ്പോൾ ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തിന് ശേഷം, ഉപരിതല താപ പ്രവാഹത്തിന്റെ നിരന്തരമായ ചൂടാക്കൽ വഴി ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്ന താപം ഏകദേശം കണക്കാക്കാം.അതിനാൽ, എഞ്ചിനുള്ളിലെ ചാലകം ആന്തരിക താപത്തിന്റെ പ്രകാശനത്തോടെയാണ് നടത്തുന്നത് എന്ന് അനുമാനിക്കാം.
ചിറകുകൾക്കും ചുറ്റുമുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിനും ഇടയിലുള്ള താപ കൈമാറ്റം നിർബന്ധിത സംവഹനമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, ഒരു ബാഹ്യശക്തിയാൽ ദ്രാവകം ഒരു നിശ്ചിത ദിശയിലേക്ക് നീങ്ങാൻ നിർബന്ധിതമാകുമ്പോൾ.സംവഹനം 30 ആയി പ്രകടിപ്പിക്കാം:
ഇവിടെ h എന്നത് ഹീറ്റ് ട്രാൻസ്ഫർ കോഫിഫിഷ്യന്റ് (W/m2 K), A എന്നത് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, ΔT എന്നത് താപ കൈമാറ്റ പ്രതലവും ഉപരിതലത്തിന് ലംബമായ റഫ്രിജറന്റും തമ്മിലുള്ള താപനില വ്യത്യാസമാണ്.നുസെൽറ്റ് നമ്പർ (Nu) എന്നത് അതിർത്തിയിലേക്ക് ലംബമായി സംവഹനവും ചാലകവുമായ താപ കൈമാറ്റത്തിന്റെ അനുപാതത്തിന്റെ അളവാണ്, ഇത് ലാമിനാർ, പ്രക്ഷുബ്ധമായ പ്രവാഹത്തിന്റെ സവിശേഷതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത്.അനുഭവപരമായ രീതി അനുസരിച്ച്, പ്രക്ഷുബ്ധമായ പ്രവാഹത്തിന്റെ നസെൽറ്റ് സംഖ്യ സാധാരണയായി റെയ്നോൾഡ് നമ്പറുമായും പ്രാൻഡൽ നമ്പറുമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് 30 ആയി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:
ഇവിടെ h എന്നത് സംവഹന ഹീറ്റ് ട്രാൻസ്ഫർ കോഫിഫിഷ്യന്റ് (W/m2 K), l എന്നത് സ്വഭാവ ദൈർഘ്യം ആണ്, λ എന്നത് ദ്രാവകത്തിന്റെ താപ ചാലകതയാണ് (W/m K), Prandtl നമ്പർ (Pr) എന്നത് അനുപാതത്തിന്റെ അളവാണ്. താപ ഡിഫ്യൂസിവിറ്റിയിലേക്കുള്ള മൊമെന്റം ഡിഫ്യൂഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റ് (അല്ലെങ്കിൽ താപ അതിർത്തി പാളിയുടെ വേഗതയും ആപേക്ഷിക കനവും), 30 ആയി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു:
ഇവിടെ k, cp എന്നിവ യഥാക്രമം ദ്രാവകത്തിന്റെ താപ ചാലകതയും പ്രത്യേക താപ ശേഷിയുമാണ്.പൊതുവേ, വൈദ്യുത മോട്ടോറുകൾക്കുള്ള ഏറ്റവും സാധാരണമായ തണുപ്പാണ് വായുവും വെള്ളവും.അന്തരീക്ഷ ഊഷ്മാവിൽ വായുവിന്റെയും വെള്ളത്തിന്റെയും ദ്രാവക ഗുണങ്ങൾ പട്ടിക 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
IM തെർമൽ മോഡലിംഗ് ഇനിപ്പറയുന്ന അനുമാനങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്: 3D സ്ഥിരത, പ്രക്ഷുബ്ധമായ ഒഴുക്ക്, വായു ഒരു അനുയോജ്യമായ വാതകമാണ്, നിസ്സാരമായ വികിരണം, ന്യൂട്ടോണിയൻ ദ്രാവകം, കംപ്രസ്സബിൾ ദ്രാവകം, നോ-സ്ലിപ്പ് അവസ്ഥ, സ്ഥിരമായ ഗുണങ്ങൾ.അതിനാൽ, ദ്രാവക മേഖലയിൽ പിണ്ഡം, ആക്കം, ഊർജ്ജം എന്നിവയുടെ സംരക്ഷണ നിയമങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൊതുവേ, പിണ്ഡ സംരക്ഷണ സമവാക്യം സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് നിർണ്ണയിക്കുന്ന ദ്രാവകത്തോടുകൂടിയ സെല്ലിലേക്കുള്ള നെറ്റ് മാസ് ഫ്ലോയ്ക്ക് തുല്യമാണ്:
ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം അനുസരിച്ച്, ഒരു ദ്രാവക കണത്തിന്റെ ആക്കം മാറുന്നതിന്റെ നിരക്ക് അതിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തികളുടെ ആകെത്തുകയ്ക്ക് തുല്യമാണ്, കൂടാതെ പൊതുവായ മൊമെന്റം കൺസർവേഷൻ സമവാക്യം വെക്റ്റർ രൂപത്തിൽ ഇങ്ങനെ എഴുതാം:
മുകളിലെ സമവാക്യത്തിലെ ∇p, ∇∙τij, ρg എന്നീ പദങ്ങൾ യഥാക്രമം മർദ്ദം, വിസ്കോസിറ്റി, ഗുരുത്വാകർഷണം എന്നിവയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.യന്ത്രങ്ങളിൽ ശീതീകരണമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കൂളിംഗ് മീഡിയ (വായു, വെള്ളം, എണ്ണ മുതലായവ) സാധാരണയായി ന്യൂട്ടോണിയൻ ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.ഇവിടെ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന സമവാക്യങ്ങളിൽ ഷിയർ സ്ട്രെസ്സും ഷിയർ ദിശയ്ക്ക് ലംബമായ ഒരു പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റും (സ്ട്രെയിൻ റേറ്റ്) തമ്മിലുള്ള ഒരു രേഖീയ ബന്ധം മാത്രമേ ഉൾപ്പെട്ടിട്ടുള്ളൂ.സ്ഥിരമായ വിസ്കോസിറ്റിയും സ്ഥിരമായ ഒഴുക്കും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, സമവാക്യം (12) 31 ആയി മാറ്റാം:
തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ആദ്യ നിയമം അനുസരിച്ച്, ഒരു ദ്രാവക കണികയുടെ ഊർജ്ജത്തിലെ മാറ്റത്തിന്റെ നിരക്ക് ദ്രാവക കണികയിൽ നിന്ന് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന നെറ്റ് താപത്തിന്റെയും ദ്രാവക കണിക ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന നെറ്റ് പവറിന്റെയും ആകെത്തുകയാണ്.ന്യൂട്ടോണിയൻ കംപ്രസ്സബിൾ വിസ്കോസ് ഫ്ലോയ്ക്ക്, ഊർജ്ജ സംരക്ഷണ സമവാക്യം 31 ആയി പ്രകടിപ്പിക്കാം:
ഇവിടെ Cp എന്നത് സ്ഥിരമായ മർദ്ദത്തിലുള്ള താപ ശേഷിയാണ്, കൂടാതെ ∇ ∙ (k∇T) എന്ന പദം ദ്രാവക കോശ അതിർത്തിയിലൂടെയുള്ള താപ ചാലകതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇവിടെ k എന്നത് താപ ചാലകതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജത്തെ താപമാക്കി മാറ്റുന്നത് \(\varnothing\) (അതായത്, വിസ്കോസ് ഡിസ്സിപ്പേഷൻ ഫംഗ്ഷൻ) പ്രകാരമാണ് കണക്കാക്കുന്നത്, ഇത് ഇങ്ങനെ നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു:
\(\rho\) എന്നത് ദ്രാവകത്തിന്റെ സാന്ദ്രത, \(\mu\) എന്നത് ദ്രാവകത്തിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി, u, v, w എന്നിവ യഥാക്രമം ദ്രാവക പ്രവേഗത്തിന്റെ x, y, z ദിശയുടെ സാധ്യതയാണ്.ഈ പദം മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജത്തെ താപ ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നതിനെ വിവരിക്കുന്നു, അത് അവഗണിക്കാവുന്നതാണ്, കാരണം ദ്രാവകത്തിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി വളരെ ഉയർന്നതും ദ്രാവകത്തിന്റെ വേഗത ഗ്രേഡിയന്റ് വളരെ വലുതും ആയിരിക്കുമ്പോൾ മാത്രമാണ് ഇത് പ്രധാനം.സ്ഥിരമായ ഒഴുക്ക്, സ്ഥിരമായ പ്രത്യേക ചൂട്, താപ ചാലകത എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ, ഊർജ്ജ സമവാക്യം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പരിഷ്ക്കരിക്കുന്നു:
കാർട്ടീഷ്യൻ കോർഡിനേറ്റ് സിസ്റ്റത്തിലെ ലാമിനാർ ഫ്ലോയ്ക്കായി ഈ അടിസ്ഥാന സമവാക്യങ്ങൾ പരിഹരിക്കപ്പെടുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, മറ്റ് പല സാങ്കേതിക പ്രശ്നങ്ങളും പോലെ, ഇലക്ട്രിക്കൽ മെഷീനുകളുടെ പ്രവർത്തനം പ്രാഥമികമായി പ്രക്ഷുബ്ധമായ പ്രവാഹങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.അതിനാൽ, ഈ സമവാക്യങ്ങൾ പ്രക്ഷുബ്ധ മോഡലിംഗിനായി റെയ്നോൾഡ്സ് നേവിയർ-സ്റ്റോക്സ് (RANS) ശരാശരി രീതി രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് പരിഷ്കരിച്ചിരിക്കുന്നു.
ഈ സൃഷ്ടിയിൽ, പരിഗണിച്ച മോഡൽ പോലുള്ള അനുബന്ധ അതിർത്തി വ്യവസ്ഥകളുള്ള CFD മോഡലിംഗിനായുള്ള ANSYS FLUENT 2021 പ്രോഗ്രാം തിരഞ്ഞെടുത്തു: 100 kW ശേഷിയുള്ള എയർ കൂളിംഗ് ഉള്ള ഒരു അസിൻക്രണസ് എഞ്ചിൻ, റോട്ടറിന്റെ വ്യാസം 80.80 mm, വ്യാസം. സ്റ്റേറ്ററിന്റെ 83.56 മില്ലീമീറ്ററും (ആന്തരികം) 190 മില്ലീമീറ്ററും (ബാഹ്യഭാഗം), 1.38 മില്ലിമീറ്റർ വായു വിടവ്, മൊത്തം നീളം 234 മില്ലിമീറ്റർ, തുക , വാരിയെല്ലുകളുടെ കനം 3 മില്ലീമീറ്റർ..
SolidWorks എയർ-കൂൾഡ് എഞ്ചിൻ മോഡൽ പിന്നീട് ANSYS ഫ്ലൂയന്റിലേക്ക് ഇറക്കുമതി ചെയ്യുകയും അനുകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.കൂടാതെ, നടത്തിയ സിമുലേഷന്റെ കൃത്യത ഉറപ്പാക്കാൻ ലഭിച്ച ഫലങ്ങൾ പരിശോധിക്കുന്നു.കൂടാതെ, SolidWorks 2017 സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സംയോജിത വായു-ജല-തണുത്ത IM രൂപകല്പന ചെയ്യുകയും ANSYS Fluent 2021 സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗിച്ച് അനുകരിക്കുകയും ചെയ്തു (ചിത്രം 4).
ഈ മോഡലിന്റെ രൂപകൽപ്പനയും അളവുകളും Siemens 1LA9 അലുമിനിയം സീരീസിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട് SolidWorks 2017-ൽ നിർമ്മിച്ചതാണ്. സിമുലേഷൻ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയറിന്റെ ആവശ്യങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് മോഡൽ ചെറുതായി പരിഷ്‌ക്കരിച്ചിട്ടുണ്ട്.ANSYS വർക്ക് ബെഞ്ച് 2021 ഉപയോഗിച്ച് മോഡലിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ആവശ്യമില്ലാത്ത ഭാഗങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്‌ത്, ഫില്ലറ്റുകൾ, ചാംഫറുകൾ എന്നിവയും മറ്റും നീക്കം ചെയ്‌ത് CAD മോഡലുകൾ പരിഷ്‌ക്കരിക്കുക.
ഒരു ഡിസൈൻ പുതുമയാണ് വാട്ടർ ജാക്കറ്റ്, അതിന്റെ ദൈർഘ്യം ആദ്യ മോഡലിന്റെ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു.ANSYS-ൽ അരക്കെട്ട് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ മികച്ച ഫലം ലഭിക്കുന്നതിന് വാട്ടർ ജാക്കറ്റ് സിമുലേഷനിൽ ചില മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തിയിട്ടുണ്ട്.IM ന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങൾ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.5a-f.
(എ).റോട്ടർ കോർ, IM ഷാഫ്റ്റ്.(ബി) IM സ്റ്റേറ്റർ കോർ.(സി) IM സ്റ്റേറ്റർ വൈൻഡിംഗ്.(ഡി) എംഐയുടെ ബാഹ്യ ഫ്രെയിം.(ഇ) IM വാട്ടർ ജാക്കറ്റ്.f) എയർ, വാട്ടർ കൂൾഡ് ഐഎം മോഡലുകളുടെ സംയോജനം.
ഷാഫ്റ്റിൽ ഘടിപ്പിച്ച ഫാൻ 10 m/s എന്ന സ്ഥിരമായ വായു പ്രവാഹവും ചിറകുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ 30 ° C താപനിലയും നൽകുന്നു.ഈ ലേഖനത്തിൽ വിശകലനം ചെയ്ത രക്തസമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ശേഷിയെ ആശ്രയിച്ച് നിരക്കിന്റെ മൂല്യം ക്രമരഹിതമായി തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സാഹിത്യത്തിൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതിനേക്കാൾ വലുതാണ്.ഹോട്ട് സോണിൽ റോട്ടർ, സ്റ്റേറ്റർ, സ്റ്റേറ്റർ വിൻഡിംഗ്സ്, റോട്ടർ കേജ് ബാറുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.സ്റ്റേറ്ററിന്റെയും റോട്ടറിന്റെയും വസ്തുക്കൾ ഉരുക്ക്, വിൻഡിംഗുകളും കേജ് വടികളും ചെമ്പ്, ഫ്രെയിമും വാരിയെല്ലുകളും അലുമിനിയം എന്നിവയാണ്.ഈ പ്രദേശങ്ങളിൽ ഉണ്ടാകുന്ന താപം വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രതിഭാസങ്ങൾ മൂലമാണ്.100 kW IM-ന് ലഭ്യമായ വിവിധ സാഹിത്യങ്ങളിൽ നിന്ന് വിവിധ ഘടകങ്ങളുടെ ചൂട് റിലീസ് നിരക്ക് എടുത്തിട്ടുണ്ട്.
സംയോജിത എയർ-കൂൾഡ്, വാട്ടർ-കൂൾഡ് IM-കൾ, മുകളിൽ പറഞ്ഞ വ്യവസ്ഥകൾക്ക് പുറമേ, ഒരു വാട്ടർ ജാക്കറ്റും ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്, അതിൽ താപ കൈമാറ്റ ശേഷികളും പമ്പ് പവർ ആവശ്യകതകളും വിവിധ ജലപ്രവാഹ നിരക്കുകൾക്കായി വിശകലനം ചെയ്തു (5 l/min, 10 l/min കൂടാതെ 15 l/min).ഈ വാൽവ് മിനിമം വാൽവായി തിരഞ്ഞെടുത്തു, കാരണം 5 എൽ/മിനിറ്റിൽ താഴെയുള്ള ഫ്ലോകൾക്ക് ഫലങ്ങളിൽ കാര്യമായ മാറ്റമില്ല.കൂടാതെ, 15 എൽ/മിനിറ്റ് ഫ്ലോ റേറ്റ് പരമാവധി മൂല്യമായി തിരഞ്ഞെടുത്തു, കാരണം താപനില കുറയുന്നത് തുടരുന്നുണ്ടെങ്കിലും പമ്പിംഗ് ശക്തി ഗണ്യമായി വർദ്ധിച്ചു.
വിവിധ IM മോഡലുകൾ ANSYS ഫ്ലൂയന്റിലേക്ക് ഇറക്കുമതി ചെയ്യുകയും ANSYS ഡിസൈൻ മോഡലർ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ എഡിറ്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.കൂടാതെ, 0.3 × 0.3 × 0.5 മീറ്റർ അളവുകളുള്ള ഒരു ബോക്‌സ് ആകൃതിയിലുള്ള ആവരണം എഞ്ചിന് ചുറ്റുമുള്ള വായുവിന്റെ ചലനം വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനും അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് താപം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനെ കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നതിനുമായി എഡിക്ക് ചുറ്റും നിർമ്മിച്ചു.സംയോജിത വായു-ജല-തണുത്ത IM-കൾക്കായി സമാനമായ വിശകലനങ്ങൾ നടത്തി.
CFD, FEM സംഖ്യാ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് IM മോഡൽ രൂപകൽപന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.ഒരു പരിഹാരം കണ്ടെത്തുന്നതിനായി ഒരു ഡൊമെയ്‌നെ ഒരു നിശ്ചിത എണ്ണം ഘടകങ്ങളായി വിഭജിക്കാൻ CFD-യിൽ മെഷുകൾ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നു.എഞ്ചിൻ ഘടകങ്ങളുടെ പൊതുവായ സങ്കീർണ്ണ ജ്യാമിതിക്ക് അനുയോജ്യമായ മൂലക വലുപ്പങ്ങളുള്ള ടെട്രാഹെഡ്രൽ മെഷുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.കൃത്യമായ ഉപരിതല താപ കൈമാറ്റ ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നതിന് എല്ലാ ഇന്റർഫേസുകളും 10 ലെയറുകളാൽ നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു.രണ്ട് MI മോഡലുകളുടെ ഗ്രിഡ് ജ്യാമിതി ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.6എ, ബി.
എഞ്ചിന്റെ വിവിധ മേഖലകളിലെ താപ കൈമാറ്റം പഠിക്കാൻ ഊർജ്ജ സമവാക്യം നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു.സാധാരണ മതിൽ പ്രവർത്തനങ്ങളുള്ള കെ-എപ്സിലോൺ ടർബുലൻസ് മോഡൽ ബാഹ്യ പ്രതലത്തിന് ചുറ്റുമുള്ള പ്രക്ഷുബ്ധത മാതൃകയാക്കാൻ തിരഞ്ഞെടുത്തു.ഗതികോർജ്ജവും (Ek) പ്രക്ഷുബ്ധമായ വിസർജ്ജനവും (എപ്സിലോൺ) ഈ മോഡൽ കണക്കിലെടുക്കുന്നു.ചെമ്പ്, അലൂമിനിയം, സ്റ്റീൽ, വായു, വെള്ളം എന്നിവ അവയുടെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് പ്രോപ്പർട്ടികൾക്കായി തിരഞ്ഞെടുത്തു.താപ വിസർജ്ജന നിരക്കുകൾ (പട്ടിക 2 കാണുക) ഇൻപുട്ടുകളായി നൽകിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ വ്യത്യസ്‌ത ബാറ്ററി സോൺ അവസ്ഥകൾ 15, 17, 28, 32 ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. മോട്ടോർ കെയ്‌സിന് മുകളിലുള്ള വായു വേഗത രണ്ട് മോട്ടോർ മോഡലുകൾക്കും 10 m/s ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, വാട്ടർ ജാക്കറ്റിനായി മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ജലനിരക്കുകൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നു (5 l/min, 10 l/min, 15 l/min).കൂടുതൽ കൃത്യതയ്ക്കായി, എല്ലാ സമവാക്യങ്ങളുടെയും അവശിഷ്ടങ്ങൾ 1 × 10-6 ന് തുല്യമായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.നേവിയർ പ്രൈം (NS) സമവാക്യങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ലളിതമായ (മർദ്ദ സമവാക്യങ്ങൾക്കുള്ള സെമി-ഇംപ്ലിസിറ്റ് രീതി) അൽഗോരിതം തിരഞ്ഞെടുക്കുക.ഹൈബ്രിഡ് സമാരംഭം പൂർത്തിയായ ശേഷം, ചിത്രം 7-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സജ്ജീകരണം 500 ആവർത്തനങ്ങൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കും.