基于CFD风电机舱干粉灭火系统喷射流动模拟

摘要

风力发电因具有资源可再生、对环境无污染等特点，已经成为能源发电的重要发展方向。我国作为能源需求大国，发展风能符合对环境的友好性和对能源利用的可持续性。但短时间内大量的新增机组使得设备的安全可靠性及运行中的管理问题较为突出，安全事故频发。其中，由于危险源多、危险性大以及事故造成损失重大等原因，风电机组火灾已经成为常见的风力发电运行安全事故。
　　本文对风电机舱干粉灭火系统的喷射流动扩散进行了以下研究:
　　1.对风电机舱干粉灭火系统的喷射流动扩散过程中涉及到的模型的建立、参数设定、连续相以及离散相边界条件的设置进行深入分析，为数值模拟过程提供合理的模型基础。
　　2.通过对风电机舱火灾危险源的定性分析，选定机舱内易发生火灾的位置。对其温度值进行监测并对其进行分析比对，找出机舱内最为危险的位置，以确定灭火装置的放置。
　　3.对机舱封闭的工况环境下，研究喷嘴角度及充装压力对干粉灭火系统喷射颗粒的流动特性的影响，以及对颗粒运行轨迹的作用规律。
　　4.模拟机舱在实际运行过程中，有风作用下喷嘴角度、充装压力、水平放置位置以及放置高度等影响因素对于粉颗粒扩散的作用规律。分析对比颗粒的扩散轨迹、浓度等云图以及机舱在无风时颗粒流动情况。
　　本文在研究过程中运用实测数据分析和数值模拟的方法，采用计算流体力学软件对风电机舱灭火系统喷射颗粒的流动过程进行仿真研究，研究结论将为风电机舱灭火系统的设计、选择和优化提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风电机组火灾的研究发展现状

1．2．2 干粉喷射流动的研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 数值模拟理论

2．1 基本控制方程

2．2 湍流模型

2．3 离散相模型

2．4 本章小结

第3章 机舱运行时的温度数据分析

3．1 机舱内火灾源分析

3．2 温度数据测量系统

3．3 数据处理与分析

3．4 本章小结

第4章 干粉喷射流动模拟分析

4．1 模型的构建

4．1．1 物理模型

4．1．2 网格划分

4．1．3 物性参数设定

4．1．4 边界条件

4．2 干粉喷射流动影响因素

4．2．1 喷嘴角度对干粉喷射流动影响

4．2．2 充装压力对干粉喷射流动影响

4．3 本章小结

第5章 干粉喷射流动多参数影响模拟分析

5．1 机舱模型的抽象化与数值模拟处理

5．1．1 机舱模型的抽象化

5．1．2 机舱内的风向分析及风速测定

5．1．3 数值模拟处理

5．2 不同影响条件下运行机舱干粉流动的数值分析

5．2．1 喷嘴角度的影响分析

5．2．2 压力的影响分析

5．2．3 灭火装置水平布置位置的影响分析

5．2．4 灭火装置放置高度的影响分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢