高功率密度電機(jī)冷卻流道的研究

李成功，楊建璽，趙遠(yuǎn)方，金樂(lè)佳

（河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003）

1 引言

電機(jī)作為電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件，既要保證多典型工況下的輸出轉(zhuǎn)矩的能力，又要保證運(yùn)行在安全溫度范圍內(nèi)。隨著電機(jī)高功率密度、小體積方向發(fā)展，導(dǎo)致發(fā)熱量問(wèn)題嚴(yán)重，散熱成為影響電機(jī)性能的關(guān)鍵因素。

盡管作為宗教的伊斯蘭教具有非世俗化的特質(zhì)，但從伊斯蘭教的產(chǎn)生和傳播來(lái)看，我們卻能夠找到更多世俗化的依據(jù)。 伊斯蘭教創(chuàng)立的原因就與世俗世界有密切的關(guān)系，“穆罕默德創(chuàng)立的伊斯蘭教和倡導(dǎo)的宗教革命，實(shí)際上是一次建立統(tǒng)一國(guó)家的政治運(yùn)動(dòng)”[4]10。 這場(chǎng)政治運(yùn)動(dòng)的興起，實(shí)際上是當(dāng)威脅阿拉伯世界的兩大帝國(guó)拜占庭帝國(guó)和薩珊王朝衰落之時(shí)，阿拉伯帝國(guó)的興起； 而伊斯蘭宗教的創(chuàng)立，無(wú)非是用信仰安拉的一神教代替了多神崇拜，完成了統(tǒng)一國(guó)家之前統(tǒng)一思想的前提，這個(gè)思想前提，我們可以將其稱之為伊斯蘭教的凱拉姆體系。

相較于傳統(tǒng)文學(xué)，網(wǎng)絡(luò)文學(xué)是文學(xué)形式的一種全新載體，盛大文學(xué)鼎盛時(shí)期曾壟斷了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)文學(xué)市場(chǎng)。自“橄欖樹(shù)”原創(chuàng)文學(xué)網(wǎng)站打響第一槍后，隨后興起的“榕樹(shù)下”網(wǎng)站，讓無(wú)數(shù)網(wǎng)絡(luò)文學(xué)愛(ài)好者追捧。而網(wǎng)絡(luò)文學(xué)的贏利模式可謂一波三折，并不如網(wǎng)站興起那般順利，“榕樹(shù)下”之后有大量的文學(xué)網(wǎng)站產(chǎn)生，他們嘗試各種贏利路線，比如付費(fèi)閱讀、實(shí)體出版等，都一一“撲街”，直到起點(diǎn)中文網(wǎng)站另辟蹊徑，最先開(kāi)啟微支付商業(yè)模式，成功讓讀者買單。

車用永磁同步電機(jī)在電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，其內(nèi)部損耗如鐵損、銅損、機(jī)械損耗及雜耗既定，此時(shí)影響電機(jī)溫度場(chǎng)的因素主要是流道結(jié)構(gòu)[1-2]、冷卻介質(zhì)流速[3]，機(jī)殼材料三個(gè)因素。不同流道結(jié)構(gòu)[4]和冷卻水流速直接影響電機(jī)殼體內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)、散熱面積和散熱的有效性，直接影響電機(jī)整體性能的穩(wěn)定。

文獻(xiàn)[5]對(duì)大型同步電機(jī)的冷卻進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[6]對(duì)電機(jī)冷卻系統(tǒng)及三維溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[7]從流速、冷卻效果、水泵功率方面分析了軸向型、螺旋型3 種水冷方式；文獻(xiàn)[8]比較了風(fēng)冷、水冷周向螺旋槽及軸向直槽結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的影響；他們對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的求解與水冷結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)電機(jī)流道型式的理論分析較少。文中另外設(shè)計(jì)兩種螺旋型和工字型流道，通過(guò)傳熱學(xué)和流體力學(xué)的理論推導(dǎo)進(jìn)行四種流道的散熱效果和進(jìn)出口壓差的比較分析。通常電機(jī)冷卻流道設(shè)計(jì)僅依靠仿真或試驗(yàn)的方法進(jìn)行流道的選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)，較少對(duì)流道進(jìn)行理論分析。通過(guò)理論計(jì)算出幾種流道的散熱量和流道阻力，初選出流道結(jié)構(gòu)的型式，給設(shè)計(jì)人員提供理論參考。

2 流道型式

四種流道結(jié)構(gòu)型式，如圖1所示。其中圖1（a）周向型流道，沿機(jī)殼圓周方向環(huán)形分布，并進(jìn)行180°的折返分布，進(jìn)出口分居電機(jī)兩端，周向型流道平順，液阻較小，電機(jī)溫度沿軸向由進(jìn)口端向出口端溫度呈現(xiàn)梯度分布，而圓周方向溫度分布均勻；圖1（b）軸向Z型流道，沿軸向180°折返分布，進(jìn)出水口位于電機(jī)一端，并由水隔分開(kāi)，軸向Z型流道溫度分布與圓周型相反，容易造成三相繞組溫度不一，影響電機(jī)的安全運(yùn)行，且由于折返較多造成局部流阻較大，但其因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于通過(guò)鋁型材成型得到；圖1（c）螺旋型流道，沿圓周螺旋分布，進(jìn)出水口位于電機(jī)兩端，電機(jī)溫度沿軸向產(chǎn)生溫度梯度，流道平順，流阻較小，但其制造工藝復(fù)雜水流阻力損失小，進(jìn)出口溫度差異導(dǎo)致電機(jī)兩端產(chǎn)生溫度梯度、加工復(fù)雜，不利于批量化、平臺(tái)化發(fā)展[9]；圖1（d）工字型流道，較周向型局部折返較少，局部流阻損失小，但易造成折彎處溫度較高，熱量無(wú)法及時(shí)帶出的現(xiàn)象。

圖1 流道結(jié)構(gòu)型式Fig.1 Type of Runner Structure

上述流道的分析，通常是外在經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，無(wú)法有效地提供電機(jī)流道選擇和設(shè)計(jì)的指導(dǎo)方法。這里對(duì)于幾種電機(jī)流道的選擇，試圖通過(guò)理論推導(dǎo)，建立計(jì)算公式，給予設(shè)計(jì)者以理論指導(dǎo)。

3 流道影響因素分析

當(dāng)2300 ＜Re＜105時(shí)，沿程阻力系數(shù)：

在所設(shè)計(jì)的模糊器1中,ΔSOC、ΔT和Uq的隸屬度范圍分別為{0,10,20,30,…}、{0,5,15,20,…}{0,0.5,1,1.5,…}。

考慮到實(shí)際情況作出以下假設(shè)：

（1）電機(jī)產(chǎn)生的熱量全部由流道冷卻液帶出；

（2）整個(gè)換熱過(guò)程無(wú)液體相變，不考慮流體物理性質(zhì)對(duì)換熱的影響，認(rèn)為冷卻液的密度、比熱容、運(yùn)動(dòng)粘度、導(dǎo)熱系數(shù)不隨溫度變化；

（3）流體與固體接觸面均為無(wú)滑移壁面；

（4）假設(shè)流道橫截面的高度和寬度相等。

3.1 流道型式對(duì)電機(jī)散熱的影響

進(jìn)水口流量：

式中：Q—冷卻液的體積流量，單位是m3/s；Pi—功率損耗，單位為w；ρ—水的密度，單位為kg/m3；cm—比熱容，單位是J/（kg.K）；ΔT—進(jìn)出水口溫升。流道截面積：

式中：h—換熱系數(shù)，單位是W/（k·m2）；α—水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位是W/（k·m）。

式中：pr—水的普朗特常數(shù)；prf，prw—流道水溫和流道壁溫的普朗特常數(shù)，一般情況下prf=prw。則有：

當(dāng)量直徑：

雷諾數(shù)：

式中：τ—介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，單位是m2/s。

根據(jù)米海耶夫公式，取努賽爾數(shù)：

流道截面周長(zhǎng)：

對(duì)流換熱常數(shù)：

流速：

對(duì)流換熱系數(shù)是體現(xiàn)流道熱量交換的效果重要參數(shù)，由式（9）可知：在流道入口水溫、進(jìn)出水口溫升及電機(jī)產(chǎn)熱量已知情況下，流道的換熱系數(shù)與流道截面參數(shù)有關(guān)，而初始假設(shè)四種流道截面參數(shù)一致，因此四種流道的換熱系數(shù)一致。

設(shè)周向型，軸向Z型，螺旋型，工字型各參量的下標(biāo)分別用1，2，3，4表示。四種流道的水路條數(shù)分別為：

總體上正在向多樣化發(fā)展，四川、青海等省份制定了旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)申辦辦法，每年舉辦旅游節(jié)事活動(dòng)和招商活動(dòng)，中國(guó)醫(yī)療保健國(guó)際交流促進(jìn)會(huì)開(kāi)辟了多種國(guó)際交流途徑。涉外活動(dòng)也越來(lái)越受到大眾關(guān)注，僅2018年以來(lái)，就先后舉行了多場(chǎng)與健康旅游相關(guān)的重量級(jí)活動(dòng)，博鰲“一帶一路”與健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在海南博鰲舉辦，國(guó)際中醫(yī)藥文化節(jié)首次登陸中國(guó)內(nèi)地，世界中醫(yī)藥學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)首屆非物質(zhì)文化遺產(chǎn)高峰論壇在北京舉行。2020年，北京還將舉辦世界休閑大會(huì)，倡導(dǎo)休閑生活，發(fā)展健康旅游。與“引進(jìn)來(lái)”形成對(duì)比的是，“走出去”推介的力度還顯不夠。

式中：L0—機(jī)殼的軸向長(zhǎng)，單位mm；ΔL—電機(jī)兩端封水壁面厚度，單位mm；n1、n2、n3、n4—周向型流道、軸向Z型流道、螺旋型流道、工字型流道的流道條數(shù)。

四種流道的總長(zhǎng)分別為：

綜上，OPLL手術(shù)治療方案尚無(wú)統(tǒng)一共識(shí)，各種減壓方式具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，在手術(shù)方式的選取過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮骨化物的累計(jì)節(jié)段、脊髓受壓程度、頸椎曲度及術(shù)者對(duì)術(shù)式的熟悉程度等多個(gè)方面。廣泛性連續(xù)型減壓方式將會(huì)成為未來(lái)頸椎OPLL治療的研究方向。

式中：L1、L2—周向型流道、軸向Z型流道、螺旋型流道、工字型流道的總長(zhǎng)度。

螺旋型流道總長(zhǎng)度：假設(shè)螺旋線繞過(guò)n圈（n可為小數(shù)），上升高度為L(zhǎng)，將側(cè)面展開(kāi)到平面上，底邊為2πn3R，即：

大陸村要在保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行旅游地產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的建設(shè)，要注重保護(hù)生態(tài)環(huán)境，既要綠水青山，也要金山銀山，不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)來(lái)獲得經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和發(fā)展，在注重經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)也不能忽略環(huán)境的保護(hù)，物質(zhì)文明進(jìn)步的同時(shí)，也要推進(jìn)經(jīng)濟(jì)文明的建設(shè)。

式中：D—流道中心所在圓的直徑，單位mm；L、L4—螺旋型流道、工字型流道的總長(zhǎng)度。根據(jù)牛頓冷卻定律描述物體對(duì)流換熱過(guò)程，則流道的散熱量：

式中：h—對(duì)流換熱系，單位W/（m2.K）；A—冷卻介質(zhì)與流道總的接觸面積，單位為m2；ΔT1—冷卻介質(zhì)與流道接觸面之間的溫差，單位為K；L—各個(gè)流道總的長(zhǎng)度，單位為mm。

流道散熱量的計(jì)算對(duì)于流道初始設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值，由式（9）、式（18）、式（19）可知，當(dāng)流道截面參數(shù)寬度a、高度b一致情況下，流道換熱系數(shù)一致，則流道散熱量的多少與流道面積有關(guān)，而流道面積與流道長(zhǎng)度有關(guān)，流道長(zhǎng)度可以根據(jù)待設(shè)計(jì)流道的電機(jī)長(zhǎng)度、直徑、隔水臺(tái)壁厚，以及流道型式進(jìn)行確定。

一般地，電機(jī)設(shè)計(jì)受到空間限制，長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)可按照L0=π ?D+m進(jìn)行分類。則當(dāng)L0＞π ?D+m時(shí)，可由式（14）～式（17）得到，流道長(zhǎng)度L1＞L2＞L3＞L4，即冷卻效果依次為軸向Z型，周向型，螺旋型，工字型，這是由于當(dāng)流道橫截面參數(shù)一致時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)一致，而散熱效果取決于流道的換熱面積，而換熱面積取決于流道長(zhǎng)度；當(dāng)Lz＜π ?D+m時(shí)，流道長(zhǎng)度L4＞L3＞L2＞L1，此時(shí)散熱效果依次為工字型，螺旋型，周向型，軸向Z型流道。

3.2 流道型式對(duì)進(jìn)出口壓差的影響

由式（10）～式（13）得到流道條數(shù)對(duì)應(yīng)的截面寬度a，由式（9）、式（18）、式（19）得到對(duì)應(yīng)散熱量；由式（29）得到對(duì)應(yīng)進(jìn)出口壓差，如表2所示。其他類型流道，如表3～表5所示。其中對(duì)流換熱系數(shù)表示為[12]h=C，即h與呈正比關(guān)系。

（a）沿程流阻hf(L，v，λ，a，b)公式：

流道對(duì)電機(jī)的冷卻性能起到關(guān)鍵作用，從散熱效果、入口流量、進(jìn)出口壓差及流速方面，對(duì)不同種流道的進(jìn)行比較。

在上述工作的基礎(chǔ)上，將符合創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)模型的個(gè)體數(shù)據(jù)與學(xué)生畢業(yè)工作情況數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，根據(jù)相關(guān)度數(shù)據(jù)獲取影響大學(xué)生創(chuàng)新培養(yǎng)的主要因素，并進(jìn)一步挖掘其在人才培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)中的價(jià)值。

當(dāng)1.0e5 ＜Re＜3.0e6時(shí)，沿程阻力系數(shù)：

參數(shù)代入式（20），得到沿程流阻：

在農(nóng)村養(yǎng)老、醫(yī)療、文化等方面，進(jìn)一步加大建設(shè)力度，逐步消除政策上的差異、標(biāo)準(zhǔn)上的差距，促進(jìn)城鄉(xiāng)居民享有更加公平的公共服務(wù)，使得全縣各行政村有比較完善的公共服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施。例如，設(shè)立村級(jí)公共服務(wù)中心、村衛(wèi)生室、文化室等；支持醫(yī)養(yǎng)結(jié)合設(shè)施、農(nóng)村幸福院等養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)，提升供養(yǎng)服務(wù)機(jī)構(gòu)托底保障能力和服務(wù)水平。

式中：Re—冷卻液的雷諾數(shù)；L—各個(gè)流道的總長(zhǎng)度。

（b）局部流阻

流道的局部流阻與其形狀有關(guān)，文獻(xiàn)[10]給出了阻力系數(shù)與彎折角的關(guān)系，如表1所示。

表1 阻力系數(shù)與折彎角的關(guān)系Tab.1 Relationship of Resistance Coefficient and Bending Angle

對(duì)于各種流道結(jié)構(gòu)而言，局部流阻均由水路折返導(dǎo)致，該水路彎折角度為90°，?取0.8，彎折次數(shù)為水路個(gè)數(shù)減一之后的兩倍，其局部阻力公式為：

2.單義性：科技英語(yǔ)的詞匯意義比較專一、穩(wěn)定，特別是對(duì)于某一特定專業(yè)或分支，其詞義狹窄，形態(tài)單一，定義時(shí)盡可能避免同形異義或同義異形現(xiàn)象。

則四種流道的局部流阻分別為：

螺旋水路的局部阻力由于彎曲引起的，計(jì)算模型采用彎管模型，給出的局部阻力計(jì)算公式為：

對(duì)于吳慶龍來(lái)說(shuō)，度過(guò)了賽季初的蜜月期及融合期，上賽季還在一線隊(duì)執(zhí)教的他，應(yīng)該對(duì)于山東西王男籃自身和對(duì)手特點(diǎn)有了更深的了解，尤其是山東男籃在攻守平衡及相應(yīng)技戰(zhàn)術(shù)的制訂上，吳慶龍和他的教練組，應(yīng)該做到知彼知己，如此才能達(dá)到戰(zhàn)而勝之的訴求。

則總的流道阻力表示為：

從h1,h4表達(dá)式可以得到周向型流道與工字型的進(jìn)出口壓差之間相差0.5N?(L0-a-2m)，即二者主要壓力損失在流道折彎處，這是由于工字型的結(jié)構(gòu)決定的，符合實(shí)際規(guī)律。當(dāng)水路截面尺寸及隔水臺(tái)寬確定之后，若L0＞πD+m，工字型，周向型，螺旋型，軸向Z型流道進(jìn)出水口壓差依次增大；若L0＜πD+m，選擇工字型，周向型，螺旋型，軸向Z型水路，進(jìn)出水口壓差依次減小。

雞痘屬于高度接觸性病毒性傳染病，春夏秋冬都可能出現(xiàn)發(fā)病，但其發(fā)病嚴(yán)重以及流行多集中于秋冬季節(jié)。由于秋冬季節(jié)溫度逐漸降低，濕度較大，會(huì)使得雞痘的傳染速度有一定的提升。在這樣的情況下，如果秋天多雨的情況下，應(yīng)提前做好雞痘的預(yù)防措施。

各個(gè)數(shù)據(jù)代人式（29）得各個(gè)流道總流阻：

在流道設(shè)計(jì)應(yīng)用中，可采取如下步驟進(jìn)行流道參數(shù)確定：

（1）電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)確定后，軸向長(zhǎng)L0和周向直徑D是一定的；

（2）考慮到電機(jī)機(jī)械強(qiáng)度與安裝尺寸，可確定流道高度b的大小以及水隔壁厚m的大??；

（3）根據(jù)散熱要求和進(jìn)出水口壓差與流道寬度的關(guān)系，即式（18）可確定水路寬a的范圍；進(jìn)而由式（10）～式（13）可計(jì)算流道條數(shù)范圍；

（4）將以上流道各參數(shù)代人式（29）便可比較確定電機(jī)流道的結(jié)構(gòu)型式；

（5）得到選定流道型式，對(duì)流道截面參數(shù)進(jìn)行近似模型的優(yōu)化。

3.3 流道參數(shù)優(yōu)化后的比較分析

從流道的高度，寬度，流量，流道條數(shù)等入手分析各種流道結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，為電機(jī)流道設(shè)計(jì)提供參考。

根據(jù)式（9）、式（19）繪出換熱面積A與換熱系數(shù)hA的乘積隨a、b變化關(guān)系[11]，如圖2所示?？梢钥吹剑毫鞯缹挾萢的影響遠(yuǎn)大于高度b的影響。綜合考慮到電機(jī)機(jī)殼的機(jī)械強(qiáng)度因素，初選流道徑向水封壁厚10mm，此時(shí)b=6mm。根據(jù)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及螺釘孔位置初定水隔壁厚13mm。

圖2 換熱系數(shù)和換熱面積之積與a，b的關(guān)系Fig.2 Relationship Between Heat Transfer Coefficient and Area and a，b

對(duì)于整車來(lái)說(shuō)，外部散熱裝置的散熱能力和供水裝置的功率有限，而流道的液阻是衡量冷卻流道的另一主要指標(biāo)。進(jìn)出口壓差是流阻的整體表現(xiàn)形式，流阻用一定高度水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)表示。流道存在于機(jī)殼內(nèi)，流道相接處存在彎折，造成供水裝置的額外功耗，局部阻力是比較不同種流道的關(guān)鍵。折返式流道流阻由沿程阻力和局部阻力兩部分組成。

讓產(chǎn)品和市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)“對(duì)接”，信息溝通十分必要，借助專業(yè)的、針對(duì)性強(qiáng)的會(huì)議或展覽平臺(tái)是一種有效途徑。近日在水利部綜合事業(yè)局、中國(guó)水利學(xué)會(huì)、湖南省水利廳、長(zhǎng)沙市人民政府、湖南廣播電視臺(tái)、國(guó)家級(jí)長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)等單位共同主辦的2012中國(guó)國(guó)際水利機(jī)械及施工裝備展覽會(huì)上，包括三一重工等多家知名企業(yè)在內(nèi)的機(jī)械廠商云集，展示了一批技術(shù)先進(jìn)、性能卓越的水利機(jī)械產(chǎn)品。為了增強(qiáng)展會(huì)的實(shí)效性，提高展會(huì)質(zhì)量，讓參展企業(yè)獲得更多實(shí)惠，展會(huì)組委會(huì)邀請(qǐng)了大量水利系統(tǒng)內(nèi)的專業(yè)人士以及施工企業(yè)、工程管理單位代表參觀展會(huì)，同時(shí)組織召開(kāi)相關(guān)論壇及研討會(huì)，讓水利機(jī)械產(chǎn)品供需雙方充分交流。

表2 流道條數(shù)對(duì)圓周型流道性能的影響Tab.2 Effect of the Number of Circumferential Channels

表3 流道條數(shù)對(duì)軸向Z型流道性能的影響Tab.3 Effect of Number of Axial Z-Shaped Flow Channels

表4 流道條數(shù)對(duì)螺旋型流道性能的影響Tab.4 Influence of the Number of Spiral Flow Channels

表5 流道條數(shù)對(duì)工字型流道性能的影響Tab.5 Influence of I-Shaped Flow Channels

由表2可知：定子長(zhǎng)度已知情況下，隨著流道條數(shù)的增加，流道寬度減小，流道總長(zhǎng)度增加，散熱量增加，但進(jìn)出口壓差也增大。這是由于流道條數(shù)的增加，流道長(zhǎng)度增大，沿程阻力增大，局部折彎導(dǎo)致局部壓力損失占比增大。綜合考慮散熱效果和進(jìn)出口壓差，以及流速的影響，選擇圓周型流道流道條數(shù)為6作為優(yōu)化結(jié)果。同理軸向Z型流道選擇12條流道，螺旋型流道選擇5條流道，工字型流道選擇4條流道。

4 入口流速對(duì)流道散熱的影響

對(duì)一定子長(zhǎng)265mm的電機(jī)，其功率60kW，效率0.97，流道中心直徑為D=284mm，建立四種流道模型進(jìn)行仿真分析。為更準(zhǔn)確地研究流道類型對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)和流體場(chǎng)的影響，應(yīng)保證四種電機(jī)流道進(jìn)出口直徑、散熱筋高度、散熱筋寬度、流道軸向整長(zhǎng)等條件相等，如表6所示。

肌電圖AMP顯示:30例AMP輕度降低,55例中度降低,11例重度降低;NCV顯示:30例輕度減慢 ,50例中度減慢,16例重度減慢;EMG顯示:30例無(wú)異常,55例部分神經(jīng)源性損害,11例完全神經(jīng)源性損害。進(jìn)一步對(duì)患側(cè)和健側(cè)值進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn),有顯著性差異(p<0.05)。見(jiàn)表1。

表6 不同流道結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)Tab.6 Basic Parameters of Different Runner Structures

在2.3節(jié)流道參數(shù)下，由isight優(yōu)化軟件，通過(guò)修改錄制的日志文件中流量參數(shù)的值，集成fluent進(jìn)行流固熱耦合仿真，分析流量對(duì)溫升和進(jìn)出口壓差的影響。為計(jì)算方便且不影響結(jié)果的情況下，簡(jiǎn)化電機(jī)溫度場(chǎng)求解模型，模型包括電機(jī)機(jī)殼、冷卻流道、定子及繞組，其物性參數(shù)，如表7所示。

表7 電機(jī)仿真結(jié)構(gòu)的物性參數(shù)Tab.7 Physical Parameters of Motor Simulation

穩(wěn)態(tài)計(jì)算邊界條件，如表8所示。給定定子鐵芯和繞組損耗值，進(jìn)水口流速（0.30～0.70）m/s，進(jìn)水溫度均為55°C，得到入口流速對(duì)周向型流道散熱特性的影響仿真結(jié)果對(duì)比，如圖3所示。由圖分析：由流體力學(xué)，實(shí)際流體在管道流動(dòng)時(shí)，由式（20）、式（28）可知，壓力的損失與速度的平方成正比，隨著冷卻介質(zhì)流量的增加，壓力損失增加趨勢(shì)逐漸加快。

圖3 入口流速對(duì)周向型流道散熱特性的影響Fig.3 Effect of Flow Velocity on Circumferential Flow Path

表8 穩(wěn)態(tài)計(jì)算仿真條件Tab.8 Simulation Conditions for Steady State Calculation

綜合考慮入口流速對(duì)溫升和壓差的影響，選擇周向型流道優(yōu)化的入口流速為0.55m/s，對(duì)應(yīng)電機(jī)最高溫升96.64°C，進(jìn)出口壓差9.59kPa。同理得到其他流道的流量?jī)?yōu)化結(jié)果，如表9所示。

表9 四種流道仿真優(yōu)化結(jié)果比較Tab.9 Four Flow Channel Simulation Results

由表9可知：

（1）從溫度場(chǎng)分析，周向型流道最高溫度為96.64°C，冷卻效果最好；周向型和軸向Z型流道溫升較低，工字型流道和螺旋型流道溫升相對(duì)較高；（2）由壓差比較4種流道，軸向Z型最大，為10.69kPa。工字型最小，為2.305kPa，這是由于工字型流道相比周向型流道彎折少了一半，局部流阻減少；周向型流道和螺旋型流道壓差相對(duì)接近，二者從流道形態(tài)上面接近，流道長(zhǎng)度周向型較長(zhǎng)，沿程流阻較大，而螺旋型較平滑，局部流阻較小，因此總的流阻還是螺旋型的較大；（3）由于流道內(nèi)流體形成滯留區(qū)域以及流道的結(jié)構(gòu)，造成最大流速的不同。從結(jié)果中分析可知與理論分析相對(duì)應(yīng)，驗(yàn)證了理論分析的正確性。（4）從工藝看，螺旋型流道最簡(jiǎn)單，其次為周向型流道，軸向Z型及工字型流道。綜上，在滿足泵功耗情況下，選擇周向型流道作為最優(yōu)的電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)論

對(duì)四種型式的流道進(jìn)行計(jì)算分析并仿真，得到以下結(jié)論：

（1）當(dāng)流道寬度、高度以及水隔寬度一致時(shí)，四種流道的散熱系數(shù)相同，而流道長(zhǎng)度不同，導(dǎo)致散熱面積的不同，進(jìn)而散熱效果不同；流道長(zhǎng)度及流道折彎次數(shù)和折彎角度的不同導(dǎo)致流道進(jìn)出口壓差的差異，這是不同結(jié)構(gòu)流道的差異所在。

（2）從式（23）可知，流道橫截面參數(shù)一定情況下，增加流道長(zhǎng)度可以增加流道散熱效果；從式（30）～式（33）可知，流道條數(shù)的增加導(dǎo)致局部流阻增加，增加供水裝置的功耗，因此要綜合考慮流道截面參數(shù)和水隔壁厚進(jìn)行確定；

（3）提供一種從電機(jī)選型到流道參數(shù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，避免僅依靠經(jīng)驗(yàn)選擇流道型式的不足。通過(guò)第2節(jié)中的方法進(jìn)行電機(jī)流道的初步設(shè)計(jì)，第3節(jié)進(jìn)一步優(yōu)化選擇。對(duì)于流道設(shè)計(jì)具有很好的借鑒價(jià)值。