无刷励磁机是向同步电动机提供励磁电流建立磁场的旋转电机,其结构相对复杂,整流盘与转子两个旋转部件通过转轴连接。无刷励磁机内部绝缘材料及二极管是否超温是设计研究人员关注的重要问题,直接影响设备安全稳定运行。由于旋转部件的存在,无刷励磁机内流动复杂,测量其内部流场及温度场存在一定困难,应用CFD数值模拟方法不仅可以得到无刷励磁机内部流场、温度场分布,而且能够确定各部件峰值温度位置,为无刷励磁机通风冷却设计提供理论指导。因此,本文研究的内容具有重要的科学意义及广泛的工程应用前景。目前,国内某工厂研发的西气东输20MW电动机配套使用的无刷励磁机经现场测试发现整流盘部分空气温度较高,影响二极管寿命。为解决该问题,本文以该工厂曾引进的同类型无刷励磁机通风方式为原型,进行多方案的通风冷却CFD数值模拟研究。首先,在引进结构通风方案(方案A)模型基础上,通过改变进风口位置得到另一方案(方案B),应用CFD原理,采用有限体积法,在转速为3120r/min时,根据工厂给出的计算条件,对两方案热流场进行三维数值模拟,对比分析进风口位置变化对无刷励磁机热流场的影响,得到相应情况下两方案流场、温度场分布特点,得到通风冷却效果较好方案。然后,针对通风冷却效果较好的原始方案与西气东输20MW电动机配套使用的无刷励磁机现场运行方案两种通风冷却结构,在额定转速4800r/min时,进行三维热流场数值模拟,分析两方案流场及温度场分布特点。在上述研究基础上,研究励磁机内部不同通风方案时的三维流场、温度场特征,并进行机理分析,探索完成两个旋转流场的相互影响,流场及温度场间的相互影响的研究。为同步电动机的无刷励磁机通风冷却设计提供理论依据。