近年來,新能源汽車在國家政策的鼓勵下發(fā)展迅速,高海拔地區(qū)的電動汽車保有量也在逐年增加。作為電動汽車關(guān)鍵部件的電機在高原地區(qū)的溫升特性受海拔高度的影響較大,海拔越高,電機溫升越大,輸出功率越小。同時,溫升又會影響電機整機性能,進而影響純電動汽車整車在高原環(huán)境下的適應(yīng)性

。電機溫升過高還容易引起絕緣的損壞、永磁體退磁、結(jié)構(gòu)強度降低、壽命急劇下降等問題

。在高原環(huán)境中,大氣壓強隨海拔升高而降低,冷卻液飽和溫度降低,在這種情況下,電機冷卻水容易產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象,俗稱開鍋,導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)不只存在簡單的單相流對流傳熱,還存在兩相流沸騰傳熱現(xiàn)象

。研究沸騰傳熱條件下純電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)永磁同步電機環(huán)境適應(yīng)性特性,對電動汽車的高原環(huán)境適應(yīng)性研究具有重要意義。

劉慧軍等以某水冷電機為研究對象,對電機溫度場和水道流場進行求解,分析了電機在不同冷卻介質(zhì)入口溫度和流量、介質(zhì)類型等因素下內(nèi)部的流動傳熱情況

。丁樹業(yè)等以一臺雙介質(zhì)冷卻的高海拔型雙饋風(fēng)力發(fā)電機為研究對象,得到電機在海拔4 km運行時,機殼內(nèi)冷卻水的流動特性及電機溫度分布規(guī)律

。張琦等提出采用多物理場耦合分析水下電機損耗和冷卻系統(tǒng)中流場和溫度場的耦合關(guān)系,利用該方法得到冷卻系統(tǒng)的計算結(jié)果

。Zhang等研究了永磁同步電機的水道長度、寬度、層數(shù)以及機殼厚度對電機冷卻效果的影響

。RPI模型充分考慮了氣泡的影響,能夠?qū)Ψ序v換熱過程中兩相流的流動狀態(tài)進行準確分析。董非等將RPI模型應(yīng)用到實際的內(nèi)燃機缸蓋冷卻水腔的換熱計算中,與缸蓋火力面測點溫度試驗結(jié)果進行對比,比較該模型與純對流換熱模型的計算精度

。目前,對車用永磁同步電機的研究很少考慮在高原地區(qū)運行時由于海拔高度的升高導(dǎo)致冷卻液沸騰的情況下電機的溫升特性。

2) 無論墨西哥的生態(tài)環(huán)境和市場條件如何優(yōu)越，但其竹產(chǎn)業(yè)卻沒有發(fā)展起來。但是，正如中國欠發(fā)達地區(qū)一樣，竹建筑可以作為竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引爆器，為從中國引進技術(shù)做好準備。

考慮電動汽車行駛過程中的加速、爬坡、超車等問題,本文以某95 kW車用永磁同步電機為對象,研究其在峰值工況下的溫升特性。采用RPI沸騰傳熱模型,利用有限元仿真軟件對電機溫度場及溫升特性進行了仿真分析,得到了兩相流沸騰模型和單相流不考慮沸騰兩種情況下的電機溫度場分布及溫升特性;同時,通過臺架試驗,驗證了峰值工況時基于沸騰傳熱對電機進行溫升特性計算的準確性,考慮沸騰傳熱的情況下電機繞組溫度達到150 ℃所用的時間更接近試驗結(jié)果。

1 計算基本理論

1.1 電機溫度場計算模型

基于流固耦合傳熱的方法對電機三維溫度場進行數(shù)值計算,根據(jù)傳熱學(xué)基本理論研究瞬態(tài)溫度場,將其內(nèi)部傳熱過程簡化為含有內(nèi)熱源的三維瞬態(tài)導(dǎo)熱問題

。用拉普拉斯微分方程描述電機熱平衡方程,導(dǎo)熱微分方程和邊界條件為

(1)

式中:

、

、

為材料沿

、

、

方向的導(dǎo)熱系數(shù);

為固體待求溫度;

為體熱源密度;

為固體密度;

為固體的比熱容;

為時間;

、

、

為求解域固體邊界面;

為

邊界的法向量;

為邊界面溫度;

為邊界面熱流密度;

為邊界面對流換熱系數(shù);

為水套附近對流換熱系數(shù)。

1.2 過冷沸騰傳熱數(shù)學(xué)模型

1

2

1 歐拉模型

歐拉兩相流模型中,每一相都要滿足一組能量方程

。其中,氣相連續(xù)性方程為

(2)

動量方程為

(

+

lift,

+

wl,

+

vm,

+

td,

)

學(xué)校導(dǎo)向在產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人協(xié)同作用的影響因素是多層次的，采用層析分析法對該問題進行分析，影響因素選取及影響因素打分排序上遵循定性分析和定量分析相結(jié)合的原則。步驟如下：

(3)

式中:

為氣泡成核頻率;

為從氣泡脫離到下一氣泡產(chǎn)生的等待時間;

為液相的導(dǎo)熱率;

為液相的密度;

,lip

為液體比定壓熱容;

為液體溫度;

為參與萃取熱流的壁面比例;

為氣泡脫離時換熱受到影響的核化點附近面積與氣泡面積的比;

為氣泡脫離直徑;

為核化點密度。

(4)

氣泡脫離頻率

1

2

2 壁面沸騰傳熱模型

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017版）》（以下簡稱新課標）的基本理念是：以“生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任”學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過程重實踐，關(guān)注學(xué)生主動參與，關(guān)注學(xué)生實踐，動手結(jié)合動腦。教師圍繞著生物學(xué)大概念來組織并開展教學(xué)活動，通過設(shè)置合理的教學(xué)情境，基于學(xué)生動手活動或?qū)Y料的分析及探究，將有助于學(xué)生對知識的深入理解和遷移應(yīng)用，有利于促進學(xué)生對生物學(xué)概念的建立、和應(yīng)用理解。

流動沸騰中壁面熱流密度的計算模型認為壁面上的熱量首先傳遞到臨近壁面的過熱液體微層上,熱量傳遞過程分為氣泡生長和等待兩個時間段

。壁面?zhèn)鬟f的熱量一部分用來產(chǎn)生相變,另一部分用來提高液相溫度,壁面上總的換熱熱流包括壁面導(dǎo)熱、氣泡換熱以及未被氣泡覆蓋的壁面與液體的對流換熱3個部分,即

地方政府的激勵成本包括兩個部分：政府激勵政策有效，相應(yīng)的政策法規(guī)出臺和宣傳所花費的成本為C1。政府激勵政策有效，開發(fā)商積極建設(shè)被動房，政府對這些開發(fā)商進行獎勵所花費的成本為C2。下面是使用MATLAB仿真得出的圖3，圖像的縱軸是政府激勵政策無效的概率，橫軸是推廣時間，因此曲線反映了概率水平隨著推廣過程進行產(chǎn)生的變化。

=

+

+

(5)

式中:

為未被氣泡覆蓋的壁面與液體的對流傳熱熱流;

為在氣泡脫離壁面后周圍過冷液體涌入壁面所產(chǎn)生的類似萃取熱流;

為氣泡生長周期中相變產(chǎn)生的熱流。

萃取熱流由下式計算

(6)

(7)

能量方程為

不考慮氣泡間的相互作用,壁面與液體間的對流傳熱熱流密度由下式計算

=

,lip

(1-

)(

-

)

(8)

式中:

為Standon數(shù);

為近壁面液相的速度。

為了合理簡化求解過程,在進行有限元仿真計算之前,作出以下基本假設(shè)

:

女性生殖器與泌尿系解剖關(guān)系緊密，盆腔復(fù)雜手術(shù)是造成輸尿管損傷的常見原因[2]，且輸尿管解剖特殊[3]，在盆腔部分腹膜后走行，不易在直視下顯露，加上盆腔慢性炎癥、粘連、出血、腫瘤浸潤、盆腔解剖變異或手術(shù)操作不慎等原因均可造成輸尿管損傷?？紤]到該患者手術(shù)存在復(fù)雜程度高、范圍大的可能性，故在術(shù)前置入雙 J 管，以便術(shù)中以此作為辨認輸尿管的標志。這對輸尿管存在移位及無法直視情況下的準確操作尤為有利，能大大降低操作的盲目性，對預(yù)防輸尿管損傷有較好的指示作用。該患者盆腔包塊巨大，手術(shù)視野暴露困難，術(shù)中用觸摸的方式明確輸尿管的位置，很好地避免了損傷，完整切除包塊，也縮短了手術(shù)時間，減少了出血。

(9)

式中:

為氣相的密度;

為液體的汽化潛熱。

*本文為江蘇省2018年度社科基金項目“基于語料庫的江蘇海外形象構(gòu)建研究”（編號：18YYC001）和江蘇省2017年度高校哲學(xué)社會科學(xué)研究基金項目“1946-2016年美國兩黨國情咨文的批評認知研究”（編號：2017SJB0540）的階段性成果。

=[185(

-

)]

1805

(10)

1

2

3 沸騰氣泡子模型

氣泡脫離直徑

所以把窗戶關(guān)上不但不是壞事，而且成為必須要做的事。如果想做一個保有巨大創(chuàng)造力和思悟力的人，還是需要想想這兩個字：清寂。由此我們可以理解美國那個梭羅跑到湖邊林子里封閉自己的奧妙，他種地寫作，想些事情，清心寡欲。這果然使他聰明了許多，比別人特殊了一些。他知道的事情都是城里人鬧市中人所不知道的，而那些人知道的，大致都是一些重復(fù)了無數(shù)遍的東西，所有那一切都登在報上印在書上，知不知道、早一點知道晚一點知道都無大礙。

(11)

式中

為液相的飽和溫度,隨冷卻水的壓力而變,在冷卻水壓力為0.7×10

Pa、1×10

Pa時分別為89.96 ℃、100 ℃。

(12)

(1)電機繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯以及永磁體產(chǎn)生的熱量均勻分布在各部件;

氣泡等待時間

=0

8

(13)

2 有限元模型建立及邊界條件設(shè)置

2.1 電機基本參數(shù)

本文以一臺48槽

8極永磁同步電機為研究對象,電機為水冷散熱,基本參數(shù)如表1所示。

2.2 損耗計算

電機運行時產(chǎn)生的銅損耗、定子和轉(zhuǎn)子鐵耗以及永磁體渦流損耗是引起電機發(fā)熱的主要原因,準確計算電機各部件的損耗是電機溫升分析的首要條件

。電機運行時的所有損耗為

=

+

+

+

+

(14)

式中:

為電機總的損耗;

為定子繞組銅耗;

為轉(zhuǎn)子鐵耗;

為定子鐵耗;

為永磁體渦流損耗;

為機械損耗和雜散損耗之和。

本文利用Maxwell對電機進行峰值工況下的瞬態(tài)電磁仿真計算,得到電機各部件在峰值工況下的具體損耗值,樣機在峰值扭矩下運行時的熱源分布計算值如表2所示。

2.3 溫度場模型

相變熱流密度

式中

為重力加速度。

(2)忽略軸承摩擦損耗和風(fēng)摩損耗;

(3)忽略溫度對電機各個部件的導(dǎo)熱系數(shù)以及表面對流換熱系數(shù)的影響;

(4)電機內(nèi)部各材料傳導(dǎo)介質(zhì)均為各同向性。

從圖1中可以看出，我國各個省份(直轄市、自治區(qū))都已經(jīng)建立了各種形式的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)，而且經(jīng)濟比較發(fā)達的省份及地區(qū)，其園區(qū)的數(shù)量也比較多.

為了簡化計算模型,提高計算準確度,本文建立包括機殼、冷卻水、定子、繞組、轉(zhuǎn)子、永磁體、軸的溫度場求解模型,忽略了對電機散熱影響較小的機座部分,模型如圖1(a)所示,樣機冷卻水道為螺旋狀,如圖1(b)所示。

2.4 邊界條件

2.4.1 對流換熱邊界條件

(1)冷卻水入口設(shè)置為速度入口邊界,試驗測試流速為8 L/min;

(2)冷卻液出口設(shè)置為零壓力出口;

(3)仿真計算中流固耦合面為無滑移邊界條件;

2.4.2 高原環(huán)境邊界條件

(4)電機各零件端面散熱系數(shù)參考文獻[24]進行處理。

水泥膠砂試件的制作，根據(jù)《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》GB/T 17671—1999試驗規(guī)范進行試驗。按照齡期從1～28 d分別選取試件進行抗折強度值測量，每天試驗選用1組試件，記錄整理數(shù)據(jù)并計算抗折強度平均值。

目前，在中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局中，財政補貼作為直接政策工具正在逐漸退出，傳統(tǒng)車輛的牌照購買限制、出行限制等無形成本對于提高新能源汽車的市場競爭優(yōu)勢正在發(fā)揮日益重要的作用［1，2］，而2018年4月1日起正式實施的“雙積分”政策 （《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》）則可以進一步保障中國到2020年實現(xiàn)新能源汽車年產(chǎn)銷200萬輛的任務(wù)。由財政補貼政策到 “雙積分政策”的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)了中國新能源汽車的戰(zhàn)略布局由鼓勵先進轉(zhuǎn)向制約落后［3］，政策的精準性以及有效性是新能源汽車產(chǎn)業(yè)培育的關(guān)鍵［4］。

(1)取海拔3 km高度為仿真模擬環(huán)境,大氣壓強0.7×10

Pa,冷卻水飽和溫度為90 ℃

;

(2)兩相流進口流體為水,水的體積分數(shù)為1,水蒸氣的體積分數(shù)為0

;

(3)液相溫度為入口水溫,液相水為連續(xù)相,采用湍流雙方程模型;水蒸氣為離散相,采用零阻力傳熱模型,離散相的壁面為自由滑移壁面條件。

2.5 溫度場求解

當(dāng)電動汽車從經(jīng)濟時速勻速行駛到突然爬坡時,仿真計算電機從額定工況38 kW、4 000 r/min到峰值工況95 kW、4 320 r/min下的瞬態(tài)溫度場,峰值工況的計算是將額定工況運行下的繞組溫度達到80 ℃時作為前置工況;然后,將額定工況熱源改為峰值工況熱源繼續(xù)計算,在有限元軟件中設(shè)置好熱源、導(dǎo)熱系數(shù)等相關(guān)參數(shù),達到設(shè)置瞬態(tài)熱分析仿真計算時間為120 s,兩相流沸騰傳熱計算模型采用RPI沸騰傳熱模型,得到峰值工況下電機繞組溫度達到150 ℃左右時電機的溫度仿真云圖,如圖2所示。此時的電機定子最高溫度為122.594 ℃,轉(zhuǎn)子最高溫度為103.4 ℃,永磁 體最高溫度為103.113 ℃,整機最高溫度依然是繞組端部,為150.895 ℃。由于電機最高溫度出現(xiàn)在繞組的端部,所以本文主要研究繞組端部溫升情況。

富家塢礦石中銅礦物大部分都是黃銅礦，另有少量的斑銅礦、輝銅礦、銅藍等；鉬礦物主要是輝鉬礦；其他金屬礦物有黃鐵礦以及微量的赤鐵礦、磁鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等。脈石礦物以石英、長石為主，其次有方解石、綠泥石等。

3 模型驗證及計算結(jié)果分析

圖3為電驅(qū)動系統(tǒng)性能測試臺架。在樣機端部繞組的內(nèi)側(cè)放置熱電偶測取溫度,通過恒溫水箱控制進水口溫度,通過軟件控制系統(tǒng)的時間基準,實現(xiàn)所有測量數(shù)據(jù)的實時同步測量與記錄,可以保證數(shù)據(jù)的時效一致性。

根據(jù)絕緣耐溫等級要求,繞組最高溫度不得高于150 ℃,同時根據(jù)電動汽車實際使用工況,峰值工況下繞組達到最高溫度150 ℃所需的時間不得低于30 s的可靠性考核要求。圖4為電機在峰值工況下運行時繞組的溫度變化曲線。由圖可知,樣機試驗在26.62 s時繞組溫度達到150 ℃,基于沸騰傳熱的兩相流仿真計算溫度在32.55 s時繞組溫度達到150 ℃,單相流仿真溫度在37.04 s時繞組溫度達到150 ℃。通過仿真計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比分析可知,兩相流仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)更接近,說明電機從額定工況到峰值工況運行時,冷卻水內(nèi)部有產(chǎn)生沸騰傳熱現(xiàn)象,采用氣液兩相流沸騰傳熱模型,考慮冷卻水的沸騰傳熱更加符合電機冷卻水套內(nèi)冷卻水的流動傳熱的實際情況。

強化監(jiān)測，科學(xué)研判。氣象、水文部門切實加強了對天氣、水量、水質(zhì)和墑情的監(jiān)測，科學(xué)分析和研判旱情發(fā)展趨勢。省防指根據(jù)監(jiān)測預(yù)報情況，綜合旱情發(fā)展?fàn)顩r，于7月25日啟動了全省抗旱Ⅲ級應(yīng)急響應(yīng)，31日又將應(yīng)急響應(yīng)級別提升到Ⅱ級，并要求各級各部門按照應(yīng)急響應(yīng)要求，全力做好抗旱救災(zāi)工作。

4 不同因素對沸騰換熱的影響分析

沸騰傳熱機理復(fù)雜,在發(fā)生相變的過程中會受到海拔高度及冷卻水進口溫度等因素的影響,所以研究電機冷卻液進口溫度、大氣壓強對電機溫升的影響具有重要的意義。

4.1 進口溫度對電機溫升的影響

在0.7×10

Pa和0.9×10

Pa大氣壓強下,氣相氣泡直徑為1 mm,冷卻水進口流速為8 L/min時,不同的冷卻液進口溫度下,基于兩相流沸騰傳熱計算所得到的電機從額定工況到峰值工況95 kW、4 320 r/min下繞組溫升特性,如圖5所示。

由圖5可知,隨著冷卻液進口溫度的升高,電機繞組達到150 ℃所用的時間越少,具體所用時間如表3所示。這是因為降低冷卻液溫度能夠增強傳熱,冷卻液流經(jīng)電機定子壁面時,冷卻液進口溫度越低,與電機定子壁面的溫差也就越大,吸收的熱量也就越多;同時,由于冷卻液流速相同,隨著進口水溫的升高,水道內(nèi)產(chǎn)生的氣泡數(shù)量增加,氣液兩相之間的擾動減弱,冷卻系統(tǒng)換熱強度減小,電機的溫度增加。此外,氣泡數(shù)量增加,沸騰產(chǎn)生的氣泡不易被主流區(qū)液體帶走,此時壁面上附著氣泡較多,對流傳熱熱流及萃取熱流減少,總的熱流下降也將導(dǎo)致電機溫度增加。

4.2 大氣壓強對電機溫升的影響

工程上往往可以通過提高冷卻系統(tǒng)壓力來抑制冷卻液的沸騰,但是壓力增加會導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)的壓力損失增加,也會加大水泵的功率。壓力對自然對流換熱影響很小,可忽略不計,但是對于過冷沸騰傳熱,冷卻液飽和溫度隨著大氣壓強而改變。在冷卻水進口流速為8 L/min、氣泡直徑為1 mm下,進口溫度為80 ℃時,電機在0.7×10

Pa、0.9×10

Pa和1×10

Pa大氣壓強下下,基于兩相流沸騰傳熱計算所得到的電機從額定工況到峰值工況95 kW、4 320 r/min下繞組的溫升特性,如圖6所示。各個進口溫度及壓強對應(yīng)的時間如表4所示。

由圖6可知,在相同進口水溫和流速下,電機的溫升特性隨著大氣壓強的降低而下降,進口水溫為80 ℃時,在1×10

Pa和0.7×10

Pa大氣壓強下繞組溫度達到150 ℃所用的時間見表4,即大氣壓強較大時電機更早達到高溫。這主要是因為電機在高海拔地區(qū)運行時,隨著海拔的升高,大氣壓強下降,冷卻液的飽和溫度隨大氣壓強的降低而降低。在相同熱源下,冷卻液所處的環(huán)境大氣壓強越低,沸騰程度越強,沸騰傳熱效果越好,此時沸騰傳熱作用加強,近定子壁面水蒸氣分布較多,電機溫度下降。隨著大氣壓強升高,氣相體積減少,沸騰傳熱減弱,由于流速不變,對流換熱幾乎不變,總的換熱效率降低,電機溫度升高。因此,電機從額定工況到峰值工況95 kW、4 320 r/min時,高原地區(qū)溫升特性優(yōu)于平原地區(qū)。

4.3 進口流速對電機溫升的影響

在0.7×10

Pa大氣壓強下,取氣相氣泡直徑為1 mm,冷卻液進口溫度80 ℃,改變冷卻液進口流速分別為7 L/min、8 L/min、9 L/min、10 L/min,基于兩相流沸騰傳熱計算所得到的電機從額定工況38 kW、4 000 r/min到峰值工況95 kW、4 320 r/min的繞組溫升特性如圖7所示,各個進口流速對應(yīng)的時間見表5。

第二，古村古鎮(zhèn)群的共性特征是其合作的重要基礎(chǔ)，古村古鎮(zhèn)的悠久歷史文化和當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)風(fēng)土人情，能滿足旅游者的獵奇心理和自我提升的需求，潛移默化地起到教育作用。寧靜悠閑的氛圍環(huán)境是其滿足旅游者放松休憩需求的基本條件，也是部分旅游者的出游動機。旅游基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)是多數(shù)古村古鎮(zhèn)發(fā)展的短板，是亟需改善的薄弱點。古村古鎮(zhèn)作為一類相對平和自然、注重生活體驗的特殊旅游地，攜手揚長避短，共同鑄造統(tǒng)一品牌，共同構(gòu)建旅游產(chǎn)品組以做大產(chǎn)品體量，強化市場影響，形成市場吸引力，特別是對遠程市場的吸引力，意義重大。

從圖7可以看出,電機繞組的溫度隨流速增大而降低,表現(xiàn)為隨流速增大,繞組的溫度達到150 ℃時所需的時間越長,即繞組溫度越。這主要是因為隨著流速的增大,水套內(nèi)兩相之間的湍流擾動作用增強,湍動能增加,對流換熱作用增強,但相互之間時差幾乎可以忽略不計。因此,在實際工程應(yīng)用中,可以較少地考慮流速的影響,選用功率較小的水泵也能滿足要求,減少電機運行過程中水泵的功率損失。

5 結(jié) 論

(1)對比仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),電機在峰值工況運行時,考慮沸騰傳熱的情況下電機的溫升特性更接近試驗結(jié)果,在峰值工況研究電機的溫升特性應(yīng)該考慮冷卻系統(tǒng)的兩相流沸騰傳熱現(xiàn)象。

(2)在0.7×10

Pa及0.9×10

Pa大氣壓強下,在峰值工況下電機的溫升特性隨著冷卻液進口溫度的升高,電機繞組達到150 ℃所用的時間減少。因此,在高原環(huán)境下為了電動汽車的行駛安全性,要盡量的降低冷卻水的進口溫度。

(3)在平原或者高海拔環(huán)境下,電機在峰值工況運行時的溫度增長速率均隨著冷卻水進口水溫的增大而增大,而電機的溫度隨著大氣壓強的降低而下降,即電機由于冷卻水的相變兩相流沸騰傳熱現(xiàn)象,在高海拔地區(qū)運行時的溫升特性比平原地區(qū)更好。

:

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