本文關(guān)鍵詞：高速無刷雙饋超導(dǎo)電機(jī)過冷液氮降溫冷卻過程研究

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【摘要】：高速無刷雙饋超導(dǎo)電機(jī)在艦船電力推進(jìn)等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文以高溫超導(dǎo)電機(jī)的研制為背景,對低溫恒溫器的漏熱量進(jìn)行了計(jì)算,同時(shí)對高溫超導(dǎo)電機(jī)的冷卻降溫過程和負(fù)荷加載過程的進(jìn)行了研究。對低溫恒溫器來說,確定漏熱量是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提,因此正確計(jì)算出其漏熱量對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文給出了低溫恒溫器漏熱的計(jì)算方法,確定了系統(tǒng)的漏熱量,并根據(jù)低溫冷箱的冷卻能力,判斷低溫冷箱能否滿足高溫超導(dǎo)電機(jī)的冷卻要求。高溫超導(dǎo)電機(jī)的冷卻降溫過程是將高溫超導(dǎo)電機(jī)從室溫的293K冷卻到67K,在冷卻過程中,分為開式循環(huán)階段和閉式循環(huán)階段,而從室溫冷卻到67K的低溫狀態(tài)所用的時(shí)間與入口流量密切相關(guān),為了確定最好的冷卻降溫方案,通過CFX軟件對冷卻降溫過程的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬。由開式循環(huán)的模擬結(jié)果可以看出,冷卻的時(shí)間隨入口流量的增加而減少;由閉式循環(huán)的模擬結(jié)果可以得到,在一定的流量范圍內(nèi),冷卻的時(shí)間隨入口流量的增加而減少,流量增加到某一值時(shí),冷卻的時(shí)間基本不變。在綜合考慮各種因素后,提出了在開式循環(huán)過程中選擇入口流量為9.5L/min,在閉式循環(huán)過程中選擇入口流量為7.5L/min的冷卻方案。高溫超導(dǎo)電機(jī)的負(fù)荷加載過程中的交流損耗引發(fā)超導(dǎo)線圈溫度升高,導(dǎo)致高溫超導(dǎo)線圈附近的液氮溫度升高,因此數(shù)值模擬負(fù)荷加載階段的超導(dǎo)線圈的溫度場對高溫超導(dǎo)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。通過CFX軟件數(shù)值模擬在某一流量下,負(fù)荷與超導(dǎo)線圈最高溫度之間的關(guān)系;同時(shí)研究負(fù)荷在20W至40W之間時(shí),超導(dǎo)線圈上的溫度不超過77K時(shí)所對應(yīng)的過冷液氮的流量值,最后得出負(fù)荷與流量之間的關(guān)系,這一規(guī)律為負(fù)荷加載過程中的流量調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：高溫超導(dǎo)電機(jī) 過冷液氮 降溫冷卻
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題研究的背景和意義9-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-19
• 1.3.1 高溫超導(dǎo)電機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 液氮冷卻系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.4 主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 低溫恒溫器漏熱的計(jì)算方法20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 過冷液氮循環(huán)冷卻流程20-21
• 2.3 低溫冷箱21-24
• 2.4 低溫恒溫器漏熱計(jì)算方法24-28
• 2.4.1 電流引線漏熱24
• 2.4.2 沿內(nèi)外筒漏熱24-25
• 2.4.3 輻射漏熱25-28
• 2.5 低溫冷箱冷卻能力的確定28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 高溫超導(dǎo)電機(jī)冷卻降溫過程模擬30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 控制方程及湍流計(jì)算模型30-31
• 3.2.1 控制方程30-31
• 3.2.2 湍流模型31
• 3.3 簡化物理模型31-32
• 3.4 網(wǎng)格數(shù)量計(jì)算32-33
• 3.5 超導(dǎo)材料和冷卻工質(zhì)的低溫物性33-38
• 3.5.1 高溫超導(dǎo)材料的低溫物性33-35
• 3.5.2 低溫工質(zhì)的物性35-38
• 3.6 高溫超導(dǎo)電機(jī)降溫過程模擬38-44
• 3.6.1 高溫超導(dǎo)電機(jī)降溫流程38
• 3.6.2 計(jì)算條件38-39
• 3.6.3 模擬結(jié)果及分析39-44
• 3.7 入口流量的選擇44-48
• 3.8 本章小結(jié)48-49
• 第4章 負(fù)荷加載階段溫度模擬49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 負(fù)荷加載階段熱負(fù)荷49-51
• 4.2.1 焦耳熱49
• 4.2.2 交流損耗49-51
• 4.2.3 熱負(fù)荷的確定51
• 4.3 負(fù)荷加載階段約束51
• 4.4 控制方程及湍流計(jì)算模型51-53
• 4.4.1 控制方程52
• 4.4.2 湍流計(jì)算模型52-53
• 4.5 負(fù)荷加載階段數(shù)值模擬53-60
• 4.5.1 計(jì)算條件53
• 4.5.2 模擬結(jié)果及分析53-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：943439