ICS29.160CCSK20DB14/T3440—2025IDB14/T3440—2025前言 II 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 25仿真分析流程 26流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真 27報(bào)告編寫(xiě) 4附錄A（規(guī)范性）電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析流程 5附錄B（資料性）電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析報(bào)告格式 6DB14/T3440—2025本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由山西省工業(yè)和信息化廳提出、組織實(shí)施和監(jiān)督檢查。山西省市場(chǎng)監(jiān)督管理局對(duì)本文件的組織實(shí)施情況進(jìn)行監(jiān)督檢查。本文件由山西省裝備制造業(yè)和智能制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SXS/TC07）歸口。本文件起草單位：中車永濟(jì)電機(jī)有限公司、山西省高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展研究院、西安交通大學(xué)、中車大同電力機(jī)車有限公司、太原理工大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院。本文件主要起草人：張潔、龐聰、白宇皎、張哲、曾敏、桑尚、徐艷暉、楊成、王旭平、王文慶、武媛、李繼偉、劉冠芳、黃曉云、張瑞、吳青平。DB14/T3440—20251電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析的流程、流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真及報(bào)告編寫(xiě)要求。本文件適用于采用單相冷卻的旋轉(zhuǎn)電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析，其他類型電機(jī)可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T1993—1993旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻方法GB3100國(guó)際單位制及其應(yīng)用GB/T16638.1—2008空氣動(dòng)力學(xué)概念、量和符號(hào)第1部分：空氣動(dòng)力學(xué)常用術(shù)語(yǔ)GB/T31054機(jī)械產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助工程有限元數(shù)值計(jì)算術(shù)語(yǔ)GB/T33582—2017機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則術(shù)語(yǔ)和定義3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T16638.1-2008、GB/T31045界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1有限體積法finitevolumemethod將求解域分成若干個(gè)有限體積的小單元，在每一個(gè)小單元內(nèi)，保證積分形式的守恒關(guān)系成立而得到的一組離散方程組，求解此方程組作為原方程的近似解。3.2固體域soliddomain仿真分析中涉及到的固體介質(zhì)區(qū)域，如定子、轉(zhuǎn)子等。3.3流體域fluiddomain仿真分析中涉及到的冷卻介質(zhì)流動(dòng)的區(qū)域，包含旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分。3.4流場(chǎng)flowfield描述流體域冷卻介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)的場(chǎng)數(shù)據(jù)，包含速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)數(shù)據(jù)。3.5溫度場(chǎng)temperaturefield描述流體域或固體域自身溫度分布狀態(tài)的場(chǎng)數(shù)據(jù)。DB14/T3440—202524縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件：k-ε：一種兩方程k-epsilon湍流模型。k-ω：一種兩方程k-omega湍流模型。5仿真分析流程仿真分析流程主要包括幾何模型構(gòu)建、網(wǎng)格劃分、材料屬性設(shè)置、邊界條件施加、湍流模型設(shè)置、仿真分析、結(jié)果評(píng)估以及輸出，具體見(jiàn)附錄A。6流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真6.1幾何模型構(gòu)建幾何模型構(gòu)建要求如下：a)幾何模型應(yīng)包含固體域、流體域；b)幾何模型應(yīng)采用1:1比例；c)流體域旋轉(zhuǎn)部分的模型應(yīng)覆蓋電機(jī)轉(zhuǎn)子；d)流體域進(jìn)出口模型應(yīng)延長(zhǎng)到接口直徑尺寸的1～2倍；e)簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)模型不應(yīng)改變電機(jī)冷卻介質(zhì)主體的流動(dòng)形式。6.2網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分要求如下：a)流體域與固體域接觸面的網(wǎng)格密度應(yīng)大于內(nèi)部的2～3倍；b)流體域旋轉(zhuǎn)區(qū)域與靜止區(qū)域接觸面的網(wǎng)格密度應(yīng)大于流體域內(nèi)部的2～3倍；c)流體域進(jìn)口的過(guò)渡網(wǎng)格與出口緩沖段的過(guò)渡網(wǎng)格應(yīng)不少于5層；d)電機(jī)繞組絕緣層的網(wǎng)格宜為1至3層。6.3材料屬性設(shè)置6.3.1材料屬性應(yīng)輸入導(dǎo)熱系數(shù)、質(zhì)量熱容、密度、動(dòng)力粘度，應(yīng)與計(jì)算工況的溫度范圍相對(duì)應(yīng)。6.3.2材料屬性單位應(yīng)符合GB3100的相關(guān)規(guī)定，具體見(jiàn)表1。表1材料屬性單位量6.4邊界條件施加6.4.1施加類別DB14/T3440—20253邊界條件包括外部環(huán)境條件、損耗及轉(zhuǎn)速三種類別。6.4.2外部環(huán)境條件施加冷卻介質(zhì)進(jìn)口邊界的流量、溫度和壓力應(yīng)按照電機(jī)實(shí)際工況施加，出口邊界宜采用壓力出口。6.4.3損耗施加6.4.3.1加載方法損耗對(duì)象應(yīng)至少包含定子和轉(zhuǎn)子。加載方法分為平均加載、分區(qū)域加載和分布式加載三種。6.4.3.2平均加載平均加載方法見(jiàn)公式(1)。式中：q——平均體積損耗，單位為瓦每立方米（W/m3）；Q——損耗對(duì)象的總損耗，單位為瓦（WV——損耗對(duì)象的總體積，單位為立方米（m3）。6.4.3.3分區(qū)域加載分區(qū)域加載方法見(jiàn)公式(2)。式中：qi——區(qū)域i的體積損耗，單位為瓦每立方米（W/m3Qi——區(qū)域i的損耗，單位為瓦（WQi的計(jì)算見(jiàn)公式（3Vi——區(qū)域i的體積，單位為立方米（m3Vi的計(jì)算見(jiàn)公式（4）。 式中：Q——損耗對(duì)象的總損耗，單位為瓦（W）。 式中：V——損耗對(duì)象的總體積，單位為立方米（m3）。6.4.3.4分布式加載分布式加載是將損耗空間場(chǎng)數(shù)據(jù)施加到模型對(duì)應(yīng)位置。6.4.4轉(zhuǎn)速施加轉(zhuǎn)速應(yīng)施加到流體域的旋轉(zhuǎn)部分。穩(wěn)態(tài)分析按固定轉(zhuǎn)速施加，瞬態(tài)分析按時(shí)間—轉(zhuǎn)速曲線施加。DB14/T3440—20254轉(zhuǎn)速單位應(yīng)為r/min，時(shí)間單位應(yīng)為s。6.5湍流模型機(jī)殼表面冷卻的電機(jī)宜采用低雷諾數(shù)k-ε或者k-ω湍流模型，其他冷卻類型的電機(jī)宜采用高雷諾數(shù)k-ε湍流模型。旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻類型應(yīng)符合GB/T1993—1993第5章的規(guī)定。6.6仿真分析模型應(yīng)根據(jù)GB/T16638.1—2008中的有限體積法構(gòu)建方程組，迭代法求解。求解過(guò)程中應(yīng)監(jiān)測(cè)流量、溫度、壓力等參數(shù)。6.7結(jié)果評(píng)估結(jié)果評(píng)估采用數(shù)值評(píng)估法或物理樣機(jī)法，具體如下：a)數(shù)值評(píng)估法：多次試算調(diào)整有限體積模型的邊界和模型參數(shù)，數(shù)值評(píng)估分析結(jié)果的可靠性。b)物理樣機(jī)法：進(jìn)行物理樣機(jī)試驗(yàn)，對(duì)比有限體積分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，如偏差較大，以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)修正有限體積分析模型重新計(jì)算后評(píng)估。若評(píng)估結(jié)果不滿足要求，對(duì)構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行修正，重新分析和評(píng)估。6.8結(jié)果輸出仿真分析結(jié)果的提取和輸出包含但不限于以下信息：a)定子、轉(zhuǎn)子的最高、最低及平均溫度；b)冷卻介質(zhì)進(jìn)口、出口的平均壓力；c)關(guān)鍵部位冷卻介質(zhì)的流量、溫度、壓力等分布云圖。7報(bào)告編寫(xiě)報(bào)告編寫(xiě)可參考附錄B，報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包含但不限于以下內(nèi)容：a)電機(jī)參數(shù)：電機(jī)型號(hào)、冷卻方式；b)幾何模型；c)網(wǎng)格劃分；d)材料屬性；e)邊界條件；f)湍流模型；g)仿真結(jié)果及分析；DB14/T3440—20255電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析流程流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析流程見(jiàn)圖A.1。圖A.1電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析流程DB14/T3440—20256電機(jī)流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析報(bào)告格式B.1電機(jī)參數(shù)電機(jī)名稱：電機(jī)型號(hào)：冷卻方式：B.2流場(chǎng)溫度場(chǎng)仿真分析B.2.1仿真軟件說(shuō)明使用的軟件及其版本。B.2.2幾何模型幾何模型圖，并圖示冷卻結(jié)構(gòu)。B.2.3網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分模型，網(wǎng)格數(shù)量。B.2.4材料屬性列舉所涉及到的所有材料屬性。B.2.5邊界