动磁式作动器电-磁-热-流耦合数值模拟

• 作者: 李志豪 武倩倩 刘碧龙
• 来源期刊: 低温与超导
• 关键词: 电磁作动器 数值模拟 电磁热 多物理场耦合 热设计
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 超导技术|Superconductivity
• 页码范围: 21-26,37
• 页数: 7页
• 分类号: TM351
• 语种: 中文
• DOI: 10.16711/j.1001-7100.2021.07.004

摘要

以二自由度动磁式作动器为研究对象,提出基于Maxwell与Icepak的电磁场、温度场、流体场耦合传递方法.将电磁场中的涡流损耗和铜耗映射到温度场,采用强制液冷对作动器进行散热设计,并与自然冷却的温升进行对比.分析冷却液流速对散热的影响规律,利用管内强制对流Dittus-Boelter关联式与数值模拟结果进行对比验证.结果表明,20℃环境下,自然对流散热和液冷强制对流散热的作动器的最高温度分别为137℃和22℃,液冷散热的温升仅为自然对流散热的20％,液冷散热热平衡时间缩短40％;对作动器温升实现有效抑制;冷却液最佳流速选择在1.6 m/s～1.8 m/s,在此范围内达到温升饱和区;冷却液在雷诺数5 000～11 000的湍流状态下,数值模拟结果与Dittus-Boelter关联式偏差控制在5％-10％,验证了数值模拟结果的正确性.