Étude de l’écoulement de refroidissement d’une machine électrique

Abstract

Abstract The flow of Taylor-Couette is the flow between concentric cylinders is a dynamic model with great importance. When an axial flow is imposed in the conventional system, the resulting flow is called'' Taylor-Couette-Poiseuille'' (TCP), or '' spiral Poiseuille flow.'' The hydrodynamics of this new system has highlighted different properties in some cases from those of the Taylor-Couette flow. This is the case in this work with a study of flow in an air gap of an electric machine. This work processes the cooling of a high-speed electrical machine, such as motors and generators, via an air gap. It consists of numerical modeling of the air flow by the determination of the coefficients of local heat transfer, the profiles of velocity and temperature through the air gap of the test at the speed of machine. The objective is to solve the heat transfer digitally and watch the influence of changing the geometry, the turbulence model and the rotation speed to the phenomenon by comparing the results with those found by (Maunu kuosa 2002 - Lappeenranta University of Technology - LUT-) that in first, and also comparing these results to the results of another geometry that represents a solution to the problem of cooling the electric machine. We used in the resolution of this work two software’s FLUENT and GAMBIT, The annular channel is discretized into a mesh with GAMBIT. The calculation is performed with a constant mass flow and three rotational speed by using the software FLUENT. The effect of turbulence is calculated using two models of turbulence − and − .

Résumé L’écoulement de Taylor-couette est l’écoulement entre cylindres concentriques et un modèle dynamique d’une grande importance. Lorsque un débit axial est imposé dans ce système classique, l’écoulement résultant est appelé ’’ Taylor-Couette-Poiseuille ’’ (T.C.P), ou bien ’’écoulement spiral de Poiseuille ’’. L’hydrodynamique de ce nouveau système a mis en évidence des propriétés différentes de celles de l’écoulement de Taylor- Couette dans certains cas. Ce qui est le cas dans ce travail avec une étude d’écoulement dans un espace d’air d’une machine électrique. Cette étude traite le refroidissement des machines électriques à grande vitesse, tels que des moteurs et des générateurs, à travers un entrefer. Elle se compose de la modélisation numérique de l'écoulement de l’air par la détermination des coefficients de transfert de chaleur local, les profils de vitesse et de température à travers l'entrefer de la machine d'essai à grand vitesse. L'objectif est d’évaluer le transfert de chaleur numériquement et regarder l’influence du changement de géométrie, du modèle de turbulence et de vitesse de rotation sur le phénomène en comparant les résultats obtenue avec ceux trouver par (maunu kuosa 2002 - Université de Technologie Lappeenranta -LUT- ) en premier lieu et en comparant aussi ces résultats a des résultats d’une autre géométrie qui représente une solution au problème de refroidissement de la machine électrique . On a utilisé dans la résolution de ce travail Les deux logiciels FLUENT et GAMBIT, Le canal annulaire est discrétisé en un maillage avec GAMBIT. Le calcul est effectué avec un débit massique constant à trois vitesses de rotation en utilisant le logiciel FLUENT. L'effet de la turbulence est calculée à l'aide de deux modèles de turbulence − et − .