Numerical predictions of heat-transfer applied to electrical machines
Tid: To 2022-12-15 kl 13.00
Plats: H1, Teknikringen 33, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_05A23IvPROCKA2beck3VUA
Språk: Engelska
Ämnesområde: Teknisk mekanik
Respondent: Kristian Rönnberg , Teknisk mekanik
Opponent: Professor Jens Honore Walther,
Handledare: Christophe Duwig, Linné Flow Center, FLOW, SeRC - Swedish e-Science Research Centre, Processteknologi; Anders Dahlkild, FaxénLaboratoriet, Linné Flow Center, FLOW; Luca Peretti, Elkraftteknik
QC 221118
Abstract
För att möta behovet av utökad elektrifiering, samtidigt som energibehovet behöver reduceras, krävs både beteendeförändringar och teknologisk innovation. Effekttätheten i roterande maskiner har ökat under decennierna, vilket leder till förhöjda krav på kylningsystemens utformande och prestanda. Kombinationen av behovet av minskning av energibehov, höjd verkningsgrad samt ökade prestandakrav, kräver kontinuerlig utveckling av kylsystem, förståelse av temperaturfördelning och värmeöverföring, samt simuleringsverktyg tillämpbara i motortillverkningsindustrin.
En studie av hur antaganden i definieringen av simuleringar påverkar den erhållna temperaturprofilen presenteras i denna avhandling. Studien utfördes med utgångspunkt från en traktionsmotorprototyp. Olika antaganden gällande förlustfördelning och fördelning av kylluftflöde beaktades. Studien illustrerar hur olika antaganden påverkar det simulerade temperaturfältet, och hur resultaten står sig i jämförelse med mätningar.
Numeriska metoder för upplösning av värmeöverföring och hur denna är kopplad till strukturer i fluiden presenteras. En luftstråle som infaller på en uppvärmd plan yta studerades med hjälp av Large Eddy Simulation (LES) och erhållen data behandlades med Extended Proper Orthogonal Decompositon (EPOD). Studien visar på kopplingen mellan strukturer i flödet och strukturer i värmeöverföringen.
Termisk analys är en viktig del av design- och dimensioneringsprocessen för en motor. En vanligt förekommande metod för detta är termiska nätverk. I denna avhandling presenteras en prototyp till en method för automatisk kalibrering av termiska nätverk, där kalibrering sker mot en extern källa till temperaturdata. Tillämpning av Computational Fluid Dynamics (CFD) för att beräkna in-data till termiska nätverk presenteras också, där en utökning av befintliga korrelationer för värmeöverföring vid lindningsutsticken hos formlindade maskiner föreslås.
Studierna ämnar till att möjliggöra förbättra predikteringsförmågan hos värmeöverförings- och temperatursimuleringsmetoder tillämpade vid analys av elektriska maskiner.