Optimierung der Kühlung von Traktionsmaschinen unter Anwendung der Computational Fluid Dynamics-Methode

Zusammenfassung

In der Entwicklung von Traktionsmotoren führt die zusehends höhere thermische Auslastung zur Notwendigkeit einer genauen Prognose der im Ventilationssystem auftretenden Druckverluste und Strömungsverhältnisse sowie der im Innern der Maschine vorherrschenden Temperaturen. Die CFD-Methode eignet sich hier als nützliches Werkzeug zur Vorausberechnung sowohl der erwarteten Fördermenge des Ventilators als auch der Erwärmung der kritischen Bauteile. In dieser Arbeit wird ein kurzer Überblick über die CFD-Methode gegeben sowie die analytische Abschätzung der Fördermenge eines Ventilators in einer Traktionsmaschine. Als Anwendung der CFD-Methode wird in einer Strömungsanalyse die Optimierung einer Ventilatorgeometrie vorgestellt sowie die thermische Berechnung einer flüssigkeitsgekühlten Maschine durchgeführt.

Abstract

In the development of traction motors, the increasingly higher thermal workload leads to the necessity of precise predictions of pressure drops and flow conditions in the ventilation system as well as estimations of the occurring temperatures inside the machine. The CFD method is an appropriate tool to pre-estimate the fan’s volume flow and the heating of critical components. In this work, a short introduction to CFD as well as an analytical estimation of a fan’s working point in a traction motor will be given. As an application of the CFD method, a flow analysis by means of a fan optimisation will be demonstrated as well as a thermal simulation of a water-cooled traction motor.