电力工业的发展是以电机制造业为基础的。社会发展对于有用功的迫切需求,促使电动机的单机容量日益增大,电磁负荷和热负荷也随之升高,直接影响了电机的安全运行和工作寿命。目前,温升限制已经成为制约电机发展的又一瓶颈,必须采用高效、准确的计算方法模拟冷却介质的流动状态,为通风结构设计提供有力依据,才能达到高质量的设计水平并保障电机运行的稳定性和经济性。本文采用的基于有限体积法的CFD数值计算方法能够准确模拟空气流态、预测各部件温升,为工程师提供数字化、紧凑化的设计依据,对电机制造行业的发展具有重要意义。本文以目前国内容量最大的40MW凸极同步电动机为例,对整机流场和转子各部件温度分布规律进行研究。首先,根据以往的研究成果提出了两种极间撑块布置方案,分别建立两种转子结构时的主机1/8物理模型,根据CFD原理在相同的额定工况下对其内部三维流场和转子温度场进行计算,并对比分析两种结构下的空气流量分配、速度场和温度场,得出冷却效果较好的结构。计算结果与厂家应用其他软件得出的结果相比较,验证计算方法的正确性;其次,在较好通风结构的主机基础上增加风扇和风扇前空气区,扩大计算域,进一步接近工程实际,分析风扇自动增压时的计算结果,并与无风扇电机模型进行对比,探索风机旋转流场对主机流场的影响;最后,在冷却效果较好结构的基础上研究通风结构变化,如撑块相对位置、撑块下是否通风,材料热物性设置、周期性边界设置对数值计算结果的影响。结果表明:电机与配套风扇一体化计算时,两个同轴串联的旋转流场之间相互影响,空气流速增大,转子峰值温度降低,且数值计算中的条件设置非常重要,稍有疏忽就可能导致错误的计算结果。木文的研究方法及结论可为电机数值模拟和大型凸极电动机的通风系统结构设计提供参考和指导。