大型汽轮发电机转子流体场与温度场计算

摘要

要保证汽轮发电机的安全可靠运行，需要将汽轮发电机各部分温度控制在允许范围内。转子是汽轮发电机的关键部件，所以必须准确计算转子的气体流量分布及温升。本文根据计算流体力学及数值传热学相关原理，计算了转子直线段部分的流体场并分析了其热性能。
　　 本文介绍了空冷汽轮发电机的通风结构，分别建立了流体场、温度场三维有限元模型。其中根据转子两端对称轴向通风的特点，针对流体场建立了转子一个槽内半轴向段通风沟模型，包括径向风沟及轴向通风副槽;研究温度场建立了转子圆周四分之一部分模型，包括铁心、绕组、槽楔及槽绝缘。
　　 对汽轮发电机转子通风沟内旋转流体场进行计算及分析，得到了求解域内流体场分布，其中对旋转流体场进行了绝对速度与相对速度的仿真分析，绘制出了各种情况下的风速矢量图、流速分布曲线及径向风沟出口风量分布。分析了一种转速变化情况下的流体流动特性，并在最后根据通风沟内风速得出了通风沟表面散热系数。
　　 通过气隙磁密的提取，计算了额定工况下的转子表面杂散损耗。根据所有的损耗值和散热系数的求取，求解了汽轮发电机转子三维温度场，得到了额定工况下的温升结果，并分析了转子温升分布趋势。同时，定量分析了表面杂散损耗和槽绝缘对温度场的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 损耗与温度场的计算

1．2．2 流体场的计算

1．3 本文主要内容

第2章 汽轮发电机转子模型建立

2．1 汽轮发电机的通风冷却方式

2．2 转子流体场模型建立

2．2．1 计算流体场的数学描述

2．2．2 求解区域

2．2．3 基本假设

2．2．4 边界条件

2．3 转子温度场模型建立

2．3．1 温度场模型数学描述

2．3．2 求解区域

2．3．3 基本假设和边界条件

2．4 本章小结

第3章 转子三维旋转流体场计算与分析

3．1 转子的旋转流体场分析

3．1．1 绝对速度

3．1．2 相对速度

3．1．3 径向出风口风量分布

3．2 不同转速下的流体场分析

3．3 散热系数的求取

3．4 本章小结

第4章 转子三维温度场计算与分析

4．1 转子损耗计算

4．1．1 转子绕组电阻损耗

4．1．2 转子表面杂散损耗

4．2 温度场计算与分析

4．3 转子表面杂散损耗与槽绝缘对温度场分布的影响

4．3．1 转子表面杂散损耗对温度场分布的影响

4．3．2 槽绝缘对温度场分布的影响

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