日前，我院王少萍教授團(tuán)隊(duì)在《Chinese Journal of Aeronautics》期刊發(fā)表了《Cumulative thermal coupling modeling and analysis of oil-immersed motor-pump assembly for electro–hydrostatic actuator》研究論文。該項(xiàng)研究針對油浸式電靜液作動器（Oil-Immersed Electro-Hydrostatic Actuator, OI-EHA）在高集成、高功率密度工作條件下的熱管理挑戰(zhàn)，提出了新型的閉環(huán)迭代動態(tài)熱耦合建模方法，揭示了多物理場熱交互及其對系統(tǒng)性能的動態(tài)影響機(jī)制。論文由樊思明、王少萍、王啟揚(yáng)、王興堅(jiān)、劉迪、吳瀟共同完成，王少萍教授為團(tuán)隊(duì)帶頭人，王興堅(jiān)教授為通信作者。
圖1 《Cumulative thermal coupling modeling and analysis of oil-immersed motor-pump assembly for electro–hydrostatic actuator》論文
隨著飛行器向多電化、全電化發(fā)展，電靜液作動器（EHA）以其高集成與易維護(hù)性逐步應(yīng)用于大型客機(jī)。傳統(tǒng)EHA因高集成度設(shè)計導(dǎo)致散熱受限，其閉式結(jié)構(gòu)使得永磁體、油液等關(guān)鍵溫度難以直接測量，存在退磁風(fēng)險與油液熱失效隱患，嚴(yán)重制約系統(tǒng)動態(tài)性能與壽命。油浸式電靜液作動器雖能帶走電機(jī)部分熱量，但泵內(nèi)泄漏油液進(jìn)入電機(jī)引發(fā)的熱耦合效應(yīng)加劇了溫度場復(fù)雜性，傳統(tǒng)靜態(tài)熱建模方法因忽略熱傳遞時變特性與累積效應(yīng)，難以準(zhǔn)確預(yù)測溫升趨勢。
針對這一技術(shù)瓶頸，文章構(gòu)建了油浸式電機(jī)-泵組件的閉環(huán)迭代動態(tài)熱傳遞與累積熱效應(yīng)耦合模型。針對油浸式電機(jī)-泵組件在持續(xù)運(yùn)行過程中面臨的熱退化風(fēng)險，提出了一種考慮累積熱效應(yīng)的動態(tài)熱耦合建模方法；基于該熱建模方法，提出了油浸式電機(jī)-泵的閉環(huán)迭代動態(tài)熱耦合建模框架；將泵內(nèi)泄漏油作為電機(jī)-泵之間的熱耦合介質(zhì)，構(gòu)建了機(jī)械-液壓動態(tài)熱交互模型，全面揭示機(jī)-電-液多物理場的動態(tài)熱交互規(guī)律。
圖2 浸油式電機(jī)泵傳熱機(jī)理與路徑
團(tuán)隊(duì)搭建了油浸式電機(jī)-泵溫升實(shí)驗(yàn)平臺，并在不同負(fù)載與轉(zhuǎn)速條件下開展對比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的閉環(huán)迭代動態(tài)熱傳遞與累積熱效應(yīng)耦合模型在預(yù)測浸油式電機(jī)泵的溫升方面具有更高的準(zhǔn)確性，可以更準(zhǔn)確地監(jiān)測和預(yù)測閉式系統(tǒng)的性能變化趨勢。該模型有助于制定合理的系統(tǒng)熱管理策略，從而提高飛機(jī)在飛行中的安全性。
圖3 浸油式電機(jī)泵溫升測試平臺
文章為油浸式EHA系統(tǒng)的熱建模與性能預(yù)測提供了新方法，具有良好的應(yīng)用前景。相關(guān)成果可應(yīng)用于航空、航天、艦船等，對提升系統(tǒng)安全性、延長使用壽命具有重要工程意義。
論文原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1000936124003935?via%3Dihub
