Проведены исследования по формированию облика жидкостной рубашки охлаждения для электромашины с номинальной мощностью 220 кВт. Для оценки эффективности рубашек охлаждения проведен комплекс CFD -расчетов традиционной и перспективной конфигурации в программном комплексе Ansys CFX . Оптимизация осуществлена на основе двухзаходной спиральной рубашки охлаждения путем введения различных ребер и штырьков-турбулизаторов. В результате проведенных исследований определено, что традиционная винтовая рубашка охлаждения не позволяет обеспечить требуемое качество терморегулирования при заданных граничных условиях и ограничениях, а применение двухзаходной спиральной рубашки охлаждения позволяет существенно улучшить тепловое состояние конструкции, однако для достижения заданных требований следует адаптировать конструкцию за счет внедрения дополнительных ребер и штырьков-турбулизаторов. Предложенная финальная топология спиральной двухзаходной рубашки охлаждения с увеличенными ребрами, дополнительными ребрами в каналах вокруг входной и выходной области и штырьками-турбулизаторами вокруг выходной области позволяет обеспечить качественное терморегулирование конструкции с удовлетворением требования по максимальной температуре статора электрической машины не более 200°С...

Проведены исследования по формированию облика жидкостной рубашки охлаждения для электромашины с номинальной мощностью 220 кВт. Для оценки эффективности рубашек охлаждения проведен комплекс CFD -расчетов традиционной и перспективной конфигурации в программном комплексе Ansys CFX . Оптимизация осуществлена на основе двухзаходной спиральной рубашки охлаждения путем введения различных ребер и штырьков-турбулизаторов. В результате проведенных исследований определено, что традиционная винтовая рубашка охлаждения не позволяет обеспечить требуемое качество терморегулирования при заданных граничных условиях и ограничениях, а применение двухзаходной спиральной рубашки охлаждения позволяет существенно улучшить тепловое состояние конструкции, однако для достижения заданных требований следует адаптировать конструкцию за счет внедрения дополнительных ребер и штырьков-турбулизаторов. Предложенная финальная топология спиральной двухзаходной рубашки охлаждения с увеличенными ребрами, дополнительными ребрами в каналах вокруг входной и выходной области и штырьками-турбулизаторами вокруг выходной области позволяет обеспечить качественное терморегулирование конструкции с удовлетворением требования по максимальной температуре статора электрической машины не более 200°С. Данное исследование продемонстрировало преимущества рубашек жидкостного охлаждения со сложной геометрической конфигурацией и локальной интенсификацией теплообмена за счет внедрения ребер и штырьков-турбулизаторов, которые могут быть изготовлены с применением аддитивных технологий.

To evaluate the efficiency of cooling jackets, a set of CFD-calculations of traditional and prospective configuration in the program complex Ansys CFX was carried out. At the same time, optimization was carried out on the basis of a two-pass spiral cooling jacket by introducing various ribs and turbulizer pins. As a result of the conducted research it was determined that the traditional helical cooling jacket does not allow to provide the required quality of thermal regulation under the given boundary conditions and constraints, and the use of a two-pass spiral cooling jacket allows to significantly improve the thermal state of the structure, but to achieve the given requirements should adapt the design by introducing additional ribs and pins-turbulizers. The proposed final topology of the spiral double-entry cooling jacket with increased ribs, additional ribs in the channels around the inlet and outlet regions and turbulizer pins around the outlet region allows to provide high-quality thermal regulation of the structure with satisfaction of the requirement for the maximum temperature of the EM stator not more than 200°C...

To evaluate the efficiency of cooling jackets, a set of CFD-calculations of traditional and prospective configuration in the program complex Ansys CFX was carried out. At the same time, optimization was carried out on the basis of a two-pass spiral cooling jacket by introducing various ribs and turbulizer pins. As a result of the conducted research it was determined that the traditional helical cooling jacket does not allow to provide the required quality of thermal regulation under the given boundary conditions and constraints, and the use of a two-pass spiral cooling jacket allows to significantly improve the thermal state of the structure, but to achieve the given requirements should adapt the design by introducing additional ribs and pins-turbulizers. The proposed final topology of the spiral double-entry cooling jacket with increased ribs, additional ribs in the channels around the inlet and outlet regions and turbulizer pins around the outlet region allows to provide high-quality thermal regulation of the structure with satisfaction of the requirement for the maximum temperature of the EM stator not more than 200°C. Double-entry spiral cooling jacket optimization was carried out by introducing different fins and turbulizing pins. The study demonstrated the advantages of liquid cooling jackets with complex configuration and local heat exchange intensification by introducing fins and turbulizing pins, which can be produced using additive manufacturing.