Cooling of high power density electric machines
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3024772Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text not available
Sammendrag
Luftfartsindustrien bidrar med omtrent 4-5% av total drivhusgassutslipp. En overgangtil elektriske fremdriftsmetoder kan bidra til å redusere utslipp, men gir flere utfordringerrundt termisk adferd. I denne oppgaven ble det utført CFD simulasjon for å analysereluftstrømmen i luftgapet mellom rotor og stator ved varierende høyder, rotor hastighet ogaksiell strømning. Tilstedeværelsen av Taylor-virvler viste seg å ha stor innvirkning påvarmeoverføringsraten og ville gi mer kjøling enn strømning uten virvler. Økning i rotorhastigheten gir økt strømningshastighet i virvlene, som igjen gir mer varmeoverføring.En konsekvens av den kvadratiske formen til virvler mellom to overflater er at et mindre luftgap vil gi flere virvler, dette fører til høyere varmeoverføring for mindre luftgap over størregap. Tilførselen av en aksiell luftstrøm vil ødelegge Taylor-virvler som, avhengig av høydenpp luftgapet, kan redusere varmeoverføringsraten. Generelt vil en økt aksiell luftstrøm økevarmeoverføringsraten betydelig. En overflate-til-overflatestråling-simulering ble utført ogviste at strålingsvarmeoverføring kan være opp til 22% av den totale varmeoverføringen.Strålingen er størst for små luftgap, med en sterkt synkende trend ved økning av luftgapshøyde. The aviation industry accounts for about 4-5 % of the total global greenhouse gas emissions. A transition to electrical propulsion methods can greatly reduce emissions, howeverprovides several challenges regarding thermal behaviour. In this thesis a CFD simulationwas performed to analyse the air flow in the air gap with varying heights, rotor speedsand axial flow. The existence of Taylor vortices was found to impact the heat transfer ratesignificantly and provide better cooling than flow with no vortices. Increasing the rotorspeed will increase the flow velocity of the Taylor vortices and lead to greater heat transfer.A consequence of the square nature of vortices between two surfaces is that small air gapsproduce a higher number of vortices than larger gaps, this leads to an increased heat transferrate for smaller air gaps over larger gaps. Adding an axial air flow leads to the destructionof Taylor vortices which, depending on the air gap height, can decrease the heat transferrate. Generally though, an increase in axial velocity yields from a cold inlet will increase theheat transfer rate significantly. A surface to surface radiation simulation was also performedand the radiative heat transfer rate can consist of up to 22 % of the total heat transfer rateleaving the rotor and is largest for small air gaps, decreasing significantly with increasinggap height.