Multi-physics modeling of large ring motor for mining industry - Combining electromagnetism, fluid mechanics, mass and heat transfer in engineering design

Soren B. Andersen; Ilmar F. Santos; Axel Fuerst

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Multi-physics modeling of large ring motor for mining industry - Combining electromagnetism, fluid mechanics, mass and heat transfer in engineering design

机译：采矿业大型环形电动机的多物理场建模-在工程设计中将电磁，流体力学，传质与传热相结合

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This paper presents an improved completely interconnected procedure for estimating the losses, cooling flows, fluid characteristics and temperature distribution in a gearless mill drive using real life data. The presented model is part of a larger project building a multi-physics model combining electromagnet, thermal and structural interactions. This multi-physics model will later on be used for simulating and parameter optimization of a gearless mill drive. What has been proposed is a multi-physics model where the core losses are determined through a series of static finite element magnetic calculations applied to the principle of separation of losses where the losses of each harmonic are summed up. These losses have then been used in the thermal part of the model as heat generation and is modeled by the finite difference and finite element method. The cooling flow, which properties are updated iteratively according to the heat flux transferred to the fluid, is modeled as a lumped model with two nodes interconnected by 11 channels and one pump. The flow model is based on Bernoulli's energy equation and solved by Newton-Raphson method. All the results from the three physical areas have been verified and have shown to be in good agreement with the found values.

机译：本文提出了一种改进的完全互连程序，用于使用实际数据估算无齿轮轧机驱动器中的损耗，冷却流量，流体特性和温度分布。提出的模型是一个较大的项目的一部分，该项目建立了一个包含电磁，热和结构相互作用的多物理场模型。该多物理场模型稍后将用于无齿轮磨机驱动器的仿真和参数优化。已经提出了一种多物理场模型，在该模型中，通过一系列静态有限元磁计算确定铁心损耗，该计算应用于损耗分离原理，其中将每个谐波的损耗相加。这些损失随后已在模型的热部分中用作热量生成，并通过有限差分和有限元方法进行建模。冷却流的特性会根据传递给流体的热通量进行迭代更新，其模型为集总模型，其中两个节点由11个通道互连，一个泵。流动模型基于伯努利的能量方程，并通过牛顿-拉夫森法求解。这三个物理区域的所有结果都经过了验证，并显示出与发现的值非常一致。

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来源
《Applied Mathematical Modelling》 |2015年第7期|1941-1965|共25页
作者
Soren B. Andersen; Ilmar F. Santos; Axel Fuerst;
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作者单位

Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark, 2800 Kgs. Lyngby, Denmark;

Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark, 2800 Kgs. Lyngby, Denmark;

Department of Minerals, ABB Switzerland Ltd, 5405 Baden, Switzerland;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Multi-physics; Ring motor; Electromagnetic losses; Cooling flow; Heat transfer; Finite element;

机译：多物理场环形电机;电磁损耗;冷却流量传播热量;有限元;

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