[发明专利]一种永磁风力发电机多场-路耦合模拟计算方法

摘要

本发明涉及永磁发电机技术领域，具体涉及一种永磁风力发电机多场‑路耦合模拟计算方法，建立内流域‑固体域‑外流域求解域模型，进行非结构网格划分；依各部件实际物性施加材料属性；采集数值模拟初始约束条件，将结果以入口条件及旋转机械激励形式进行载荷施加，施加求解域初始边界温度、IHG内热源，进行流场及温度场计算分析，完成流‑固接触面上换热量、壁面温度和换热系数的双向交换过程，实现发电机流‑热双向耦合；将所得温度分布施加于电磁场计算中，模拟交变磁场得到动态磁场变化情况，将电磁损耗以IHG内热源形式返回至热‑流耦合场中，反复多次迭代得到数值模拟计算结果。本发明结果准确、直观，可弥补现有实验手段的局限性。

主权项

1.一种永磁风力发电机多场‑路耦合模拟计算方法，其特征在于，包括：(1)考虑发电机换热形式建立内流域‑固体域‑外流域的求解域模型；(2)对步骤(1)建立的内流域、固体域和外流域三种求解域分别进行非结构网格划分；(3)依据各部件实际物性施加材料属性；(4)通过风洞试验采集数值模拟的初始约束条件，通过风洞试验中的热线风速仪与扭矩仪测量来流矢量及旋转机械特性；(5)将步骤(4)所测结果以入口条件及旋转机械激励形式进行载荷施加，依据环境温度施加求解域初始边界温度，依据电磁损耗经验公式施加IHG内热源，通过数值模拟中基于有限体积法的流体分析、基于有限单元法的稳态热分析与瞬态热分析模块进行流场及温度场计算分析；(6)通过数据双向传输及耦合模块和MPCCI插值计算法完成流‑固接触面上换热量、壁面温度和换热系数的双向交换过程，实现发电机流‑热双向耦合；(7)将流‑热双向耦合所得温度分布施加于电磁场计算中，通过MPV磁位矢量法模拟永磁体交变磁场，得到动态磁场变化，进而将电磁损耗以IHG内热源形式返回至热‑流耦合中，如此反复多次迭代，采用有限体积法进行流‑热耦合、采用有限单元法进行热‑磁耦合、采用有限公式法进行场‑路耦合，最终得到永磁风力发电机流‑热‑磁双向耦合数值模拟计算结果。