水氢氢冷却汽轮发电机热流场分析

摘要

能源问题是国际社会关注的焦点和一个国家发展的命脉。我国是世界上第二大能源消费国，能源的供给影响着国家的发展。尽管我国煤炭、天然气和石油的储备丰富，但是作为能源消费大国，能源短缺的问题仍困扰着我们。随着国民经济的发展，人们对电力的需求日益增长，电网的建设规模也越来越大，而世界上绝大部分的发电量是来自汽轮发电机组，这也要求电机制造工业提供更大容量的汽轮发电机组。AP1000水氢氢冷却四极汽轮发电机作为一种新型的技术在世界范围内广泛应用。由于核电机组装机容量都较大，机组内部件的损耗也较大，因此核电机组的冷却成为了重要研究内容。
　　本文以某工厂正在研制开发的AP1000水氢氢冷却四极汽轮发电机定子、转子和气隙作为研究对象，对汽轮发电机内的稳态流场和温度场进行研究。根据该大型水氢氢冷汽轮发电机内冷却介质的流动特性和电机通风冷却系统的特点建立电机三维流场模型，分析计算给定运行条件下的电机风路与水路的流量分配比例、流速等分布规律，通过与工厂给定实验值进行比较，误差小，均在允许范围内。在电机流场计算结果的基础上，建立三维流场与温度场的耦合求解模型，通过对计算域内的模型求解，得到冷却介质的温度分布情况，确定电机内冷却介质的最高温升位置；根据以上各计算结果，着重分析了电机的主要固体部件，铜线圈、铁心、磁屏蔽、压板、护环、槽楔、绝缘的温度分布规律；最后，对比计算得到的最高温度值与最大允许温升值，误差在工程允许的范围内。证明了模拟计算结果的正确性，为该类型的汽轮发电机的生产设计与优化改造提供理论依据。

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第1章 绪论

1.1课题研究的目的及意义

1.2汽轮发电机冷却的研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

第2章 电机通风结构及冷却理论基础

2.1氢冷汽轮发电机的特点

2.2氢气汽轮发电机通风系统的分类

2.3四极汽轮发电机结构

2.4计算流体力学控制方程

2.5本章小结

第3章 四极汽轮发电机流场分析

3.1建立求解模型及划分网格

3.2求解域边界条件

3.3求解结果分析

3.4本章小结

第4章 四极汽轮发电机温度场分析

4.1建立求解模型及划分网格

4.2模型基本假设与求解条件

4.3求解结果分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢