大型水轮发电机通风特性的数值模拟研究.pdf

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大型水轮发电机通风特性的数值模拟研究张群峰辖趵,王铭轮鞠数值方法引言空气动力学学报大、中型容量水轮发电机组通常采用闭路循环通风冷却方式,冷却电机后的热空气,经过冷却器冷却后重新进入电机中,这种通风系统的特点是冷风稳定,空气清洁干燥。要保证各部件绝缘层的寿命,必须保证循环回路内有足够的风量和合理的风量分配。水轮发电机的通风计算,目的是通过计算确定通风系统的结构尺寸,合理地分配风量,在满足发电机散热需要的前提下,力争以最小的冷却风量及最低的通风损耗达到最佳的冷却效果。水轮发电机通风计算的传统方法是网络矩阵法。,有经验的设计师可以采用这种方法得到较为准确的整体风量,但无法得到各部件空气流动的详细参数。随着计算机硬件技术和计算流体力学的发展,同时为了进一步优化各部件的通风性能和散热效率,以及为关键部件进行有限元的热应力分析提供准确的边界条件绺鞑考谋砻婊热系数等斜匾6苑⒌缁耐ǚ缦低辰腥动分析,同时通过三维流动计算,也能修正网络矩阵法中的相关计算参数。由于通风系统结构的复杂性和计算量大等原因,目前大多是仅对部件的三维流场进行计算。,国外研究者将某些部件如定子流通部分用多孔介质模型代替进行整体三维流场计算,但这种方法无法真实模拟磁极与定子交接处附近的流动,而这一区域的流动也是整个通风系统中通风耗损的主要来源之一。本文利用并行计算方法,采用合理的网格生成策略,对某一大型水轮发电机的双路径向无风扇通风系统的真实流道进行了三维数值模拟,分析了通风系统中各部件的流动特性和影响流动特性的主要因素。计算结果为水轮发电机通风系统的优化设计提供有效的依据,为关键部件进行有限元的热应力分析提供准确的边界条件,同时本文中所采用的网格生成策略也为尺度相差很大的空间流场的网格生成提供了很好的思路。控制方程不同结构的双路径向无风扇通风系统在气流路径和方向上存在差别,本文所研究的双路径向无风扇通风系统主要的气流路径和方向如图荆淙纯文章编号:———;憬淮航缟璞腹煞萦邢薰荆憬贾摘要:采用多重参考坐标系方法、多孔介质模型和并行计算方法求解三维平均猄方程和亍攴匠蹋阅骋大型水轮发电机双路径向无风扇通风系统的流场进行了数值模拟,分析了通风系统中各部件的流动特性及其对发电机整体通风风量的影响。为了给有限元热应力分析提供合理的壁面换热系数,严格控制了第一层壁面网格的厚度,使其值在—洹Q芯勘砻鳎河捎谏稀⑾禄芈分械钠髁骶甙舳瞬康牧髁拷仙伲捎霉潭ù偶ǜ前寤旋转磁极盖板及磁极盖板有无泄露间隙将直接影响线棒端部的散热,有泄露间隙的旋转磁极盖板形成具有旋转速度的“气墙”,在“气墙”的诱导下,在内侧线棒端部周围形成回流区,并诱导经冷却器冷却后的气流从外侧线棒端部进入该回流区,改善了内侧线棒端部表面的散热性能;由于受磁极旋转效应的影响,整个通风流道内的主要通风耗损来自于定子通风槽入口处的流动损失,定子通风槽内形成迎风区和背风区,背风区内易产生回流区,迎风区内的换热系数高于背风区内的换热系数。研究结果为大型水轮发电机通风流道的优化设计提供依据。关键词:水轮发电机;通风系统;数值模拟;,北京中图分类号:文献标识码:作者简介:张群峰,男,讲师,空气动力学专业崭迦掌冢恍薅┤掌冢—
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