飞轮储能装置电机温度场仿真技术研究及试验验证OA北大核心CSTPCD

电机是飞轮储能系统实现电能-动能转换的关键部件,其体积小、功率大的设计特点以及中真空运行环境导致温升问题突出。水道的结构设计是增强散热的重要途径。本文从流动特性和冷却效率两个方面入手,对比螺旋水道、周向水道和轴向水道的进出口压力差、换热面积、换热系数等因素对散热的影响,综合考虑各因素最终确定电机的水道形式为周向水道。电机及其零部件的散热问题关系到飞轮储能系统能否安全运行,是飞轮储能技术发展中亟待解决的关键科学技术问题。准确计算温升是解决该难题的关键所在,对飞轮储能系统热管理的研究具有重要意义。本文对40 kW的飞轮储能系统进行了有限元热仿真,重点研究了模型简化、复杂结构等效处理、损耗分布等方面的内容,考虑传热过程中的热传导、热对流和热辐射,流体场、温度场多物理场耦合,设置初始水流量为25 L/min、温度为18℃,对电机进行温度场仿真计算。最后将计算结果与试验结果进行对比分析,误差在±3%范围内,验证了仿真计算的准确性和可靠性。该计算方法可为以后飞轮储能用电机设计作可靠参考。