大型空冷汽轮发电机转子流场与温度场数值模拟

摘要

随着空冷汽轮发电机容量增加，其组件的可靠性依赖于冷却系统散热能力。因而，掌握关于发电机中各空气区域内的速度及温度分布是非常重要的。本文以 150MW 空冷汽轮发电机转子为研究对象，建立了模拟转子本体及通风道内空气的湍流流动及传热的二维、三维数学物理模型，给出了求解条件，并利用计算流体动力学基本原理，采用有限体积法进行求解。得出了转子周期截面较准确的不对称温度分布及半轴向段径向风沟内空气流量分布的特征。并将计算结果与实验测量结果相比较，证明计算结果较准确。分析了副槽入口风速等参数对转子温度分布的影响及转子风道几何结构形变等因素对各出风口的质量流量的影响。结论对汽轮发电机转子通风道优化设计及转子安全运行具有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2文献综述

1.2.1大型空冷汽轮发电机发展概况

1.2.2大型电机温度场研究概述

1.2.3大型电机通风冷却技术研究现状

1.3课题来源及本文主要工作

第2章计算流体动力学基本理论

2.1计算流体动力学概述

2.1.1计算流体动力学的优缺点

2.1.2计算流体动力学的求解过程

2.2计算流体动力学理论基础

2.2.1计算流体动力学控制方程

2.2.2通用控制方程及其离散

2.2.3流场数值计算SIMPLE算法

2.2.4离散方程组的基本解法

2.3本章小结

第3章大型空冷汽轮发电机转子内二维流动、传热耦合数值模拟

3.1大型空冷汽轮发电机通风冷却系统特点

3.1.1正向冷却技术

3.1.2反向冷却技术

3.2大型空冷汽轮发电机转子内二维流动与传热耦合计算

3.2.1引言

3.2.2物理模型

3.2.3数学模型

3.2.4边界条件

3.2.5网格划分

3.2.6方程求解

3.2.7某电机转子温升试验简介

3.2.8计算结果及分析

3.3径向通风道改变对传热的影响

3.3.1径向风沟中心距改变对温度分布影响

3.3.2副槽几何形状改变对温度分布影响

3.3.3楔下垫条通风道及槽楔出风口大小对温度分布影响

3.4本章小结

第4章大型空冷汽轮发电机转子内三维温度场耦合计算

4.1大型空冷汽轮发电机转子三维模型描述

4.2计算结果与分析

4.2.1副槽轴向风温及其风速变化的影响

4.2.2绕组中电流大小的影响

4.2.3湍流模型对计算结果的影响

4.3本章小结

第5章大型空冷汽轮发电机转子径向空气流量分布计算及分析

5.1引言

5.2模型及求解条件

5.2.1物理模型

5.2.2数学模型

5.2.3基本假设及边界条件

5.3计算结果及分析

5.3.1湍流模型变化对出风口空气流量分布的影响

5.3.2转速Ω变化的影响

5.3.3出风口直径及大小分布的影响

5.3.4副槽中心处截面变化的影响

5.3.5径向风沟数量变化的影响

5.3.6径向风沟入口截面变化的影响

5.3.7楔下垫条轴向截面变化的影响

5.3.8入口速度变化的影响

5.3.9理想通风结构及其流动特征参数

5.4本章小结

结论

参考文献

博士生期间发表的学术论文、专著和重要科研成果

在站期间发表的论文和论著

在站期间获得的科研基金及承担的其它课题

在站期间承担教学和工作情况

致谢

个人简历