[发明专利]一种确定径向热传导稳态温度极大值的热网络建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子热传导领域，具体涉及一种确定径向热传导稳态温度极大值的热网络建模方法。

背景技术

在卫星、航空航天、机械等涉及电子行业中，散热问题一直是科研工作者要解决的问题，要解决复杂散热问题，就需要分析各种情况的热传导问题。热网络法是一种通过热电比拟来求解热传导问题的方法(参考文件1：康芹，李世武，郭建利，《热网络法概论》，《工业加热》第35卷，2006年第5期)，该方法首先建立所研究对象的热网络模型，进而得到所研究对象热网络的热平衡方程，通过求解热平衡方程，得出所研究对象中各网络结点的温度及变化率。热网络法具有求解速度快，建模直观等优点。

通过热网络法求解某些对象的热传导问题时，例如利用热网络法求解电机稳态温度分布时，需要建立电机的热网络模型。许多电机的部件，诸如壳体，定子端部，转子等，可根据其形状特点近似为圆壁缸体结构来建立热网络模型。因此，圆壁缸体结构的热网络模型对于使用热网络法解决热传导问题方面具有重要的意义。

热量在圆壁缸体结构上进行传导，会沿着轴向，径向以及圆周向三个方向进行，在处理一般热传导问题时，为使问题简化，通常忽略圆壁缸体圆周向上的热传导，此时圆壁缸体热传导就变成轴向和径向上的二维热传导问题。

当前使用热网络法求解圆壁缸体轴向和径向上的二维热传导问题时，使用较多的是mellor热网络模型。通过mellor热网络模型可以建立圆壁缸体以轴向和径向稳态平均温度为网络结点的热网络模型，因此采用mellor热网络模型的热网络法是一种稳态温度均值热网络方法，得到的是圆壁缸体结构的平均温度(参考文件2：P.H.Mellor，et al.，″Lumped parameter thermal model for electrical machines of TEFC design，″Electric Power Applications，IEE Proceedings B，vol.138，pp.205-218，1991)。然而在求解某些热传导问题中，所关心的重点并不是稳态时的平均温度，而是稳态时的温度极大值，此时若使用mellor热网络模型去建立热网络进而求解，所得的稳态温度平均值不能满足需求。针对该问题，当前有一种Gerling热网络模型可以建立以圆壁缸体轴向热传导稳态温度极大值为结点的热网络，但仅是针对轴向热传导，对圆壁缸体径向热传导尚无法使用。

发明内容

本发明针对当前使用热网络方法无法求解圆壁缸体径向热传导稳态温度极大值的问题，提供了一种用于确定圆壁缸体径向热传导稳态温度极大值的热网络建模方法。

一种确定径向热传导稳态温度极大值的热网络建模方法，包括以下步骤：

步骤一、使用径向热传导稳态温度极大值网络建立所研究对象的热网络模型，列出热平衡方程，求解所建立的热网络模型中的中点温度和温度极大值。

步骤一中所述的建立的热网络模型，具体是：针对每个圆壁缸体组成的结构，设置三个热阻R₁、R₂和R_m，第一热阻R₁的右端、第二热阻R₂的左端和第三热阻R_m的左端都联接一起，三个热阻呈Y型联接，联接点处的温度为中点温度T_m，圆壁缸体内表面温度T₁在第一热阻R₁的左端，圆壁缸体外表面温度T₂在第二热阻R₂的右端，温度极大值T_max在第三热阻R_m的右端，第三热阻R_m的右端连接圆壁缸体的内部生热量G；若研究对象是由两个以上的圆壁缸体组成的结构，则其热网络模型是由各圆壁缸体的热网络模型联接组成。

步骤一中所述的的热平衡方程为：[Y][T]+[G]＝0，其中，[Y]为热导矩阵，[T]为温度结点矩阵，[G]为热量矩阵，通过[T]＝-[Y]^-1[G]，得到所建立的热网络模型中各温度结点的稳态温度值。

步骤二、根据所建立的研究对象的热网络模型和所得到的中点温度T_m和温度极大值T_max，能够确定每个圆壁缸体的内、外表面温度，根据每个圆壁缸体各自的内、外表面温度确定各自的径向热传导稳态温度极大值点r_max是分布在圆壁缸体的内表面或者外表面上，还是分布在圆壁缸体的内径和外径之间。。