[发明专利]基于间隙环流阻力特性的屏蔽电机主泵飞轮结构优化方法

权利要求书

1.一种基于间隙环流阻力特性的屏蔽电机主泵飞轮结构优化方法,其特征在于，所述的优化方法包括以下步骤：

S1.搭建间隙环流试验台，测量飞轮盘面和飞轮柱面的阻力转矩随转速的变化规律；

S2.将转速和阻力转矩无量纲化；

S3.拟合无量纲阻力转矩与无量纲转速的函数关系；

S4.保持飞轮的转动惯量不变，建立飞轮半径与高度的关系模型；

S5.利用步骤S2中无量纲化后的飞轮柱面转速、飞轮柱面的阻力转矩、飞轮盘面转速、飞轮盘面的阻力转矩，分别计算额定转速下不同飞轮高度对应的飞轮柱面和飞轮盘面的阻力转矩；

S6.按照步骤S5中计算出的数据，建立额定转速下飞轮阻力转矩相对于飞轮高度的变化关系，将飞轮柱面的阻力转矩和飞轮盘面的阻力转矩相加为总阻力转矩，在总阻力转矩最小时对应的高度尺寸即为屏蔽电机主泵能耗最小时的最优外形尺寸，从而得到飞轮的最优高度h′；

S7.根据步骤S4中飞轮半径与高度的关系模型，代入最优高度h′,得到飞轮的最优半径r′，从而得出当飞轮的转动惯量不变时飞轮的最优外形尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种基于间隙环流阻力特性的屏蔽电机主泵飞轮结构优化方法，其特征在于，所述将转速和阻力转矩无量纲化为：

飞轮柱面转速无量纲为：

飞轮柱面的阻力转矩无量纲为：

飞轮盘面转速无量纲为：

飞轮盘面的阻力转矩无量纲为：

其中，ω为飞轮角速度，r为飞轮半径，d为柱面间隙尺寸，υ为间隙流体的运动速度，T_柱为柱面阻力转矩，h为飞轮高度，ρ为间隙流体密度,a为飞轮盘面间隙高度,T_盘为盘面阻力转矩。

3.根据权利要求2所述的一种基于间隙环流阻力特性的屏蔽电机主泵飞轮结构优化方法，其特征在于，所述拟合无量纲阻力转矩与无量纲转速的函数关系为：

G_柱＝0.009T_a^0.39

G_盘＝0.065R_e^-0.2。

4.根据权利要求1所述的一种基于间隙环流阻力特性的屏蔽电机主泵飞轮结构优化方法，其特征在于，所述拟合无量纲阻力转矩与无量纲转速的函数关系采用最小二乘法拟合计算。

5.根据权利要求1所述的一种基于间隙环流阻力特性的屏蔽电机主泵飞轮结构优化方法，其特征在于，所述的飞轮为同心圆柱体，其转动惯量为0.5m(r²-r_i²),其中，m为飞轮质量，r为飞轮半径，r_i为飞轮与转轴配合安装孔内径，假设所需转动惯量为C，保持飞轮转动惯量不变，得到飞轮半径与高度的关系模型为：

其中，h为飞轮高度，ρ为间隙流体密度。