水轮发电机流固热耦合仿真分析及通风散热参数研究

摘要

水轮发电机通风散热计算是发电机设计的主要内容之一，将直接影响电机寿命和运行可靠性。数值计算方法和计算机技术的发展使电机内各种场的计算成为可能，耦合场思想的提出使“分析驱动设计”从基于传统的简化数学模型的分析以及孤立求解流场和温度场的分析方法向多场耦合分析方法转化。单机容量的增大，对电机的分析设计精度提出了更高的要求。论文针对以上问题展开研究，主要研究内容和成果体现在以下几个方面。 1.研究了耦合场分析方法，基于耦合基本原理，对电机内部流固热耦合场进行了分析和研究。 2.研究了湍流模型特点，利用CFD软件FLUENT对电机内温度场和冷却气流场进行耦合求解，确定边界条件，并得到模拟结果。将通风和散热的传统计算方法编制成参数化程序，然后将二者结果进行对比，验证了耦合分析的正确性与可行性。 3.研究了前处理建模软件GAMBIT的JOURNAL命令，满足参数驱动分析的要求，为知识复用做准备，提出参数化建模的具体方法。并建立了灯泡贯流式水轮发电机电机的通风仿真参数化模型。 4.研究电机定子某些参数对电机通风散热影响，并采用iSIGHT软件对定子部分结构参数进行分析。 本文的研究工作对于电机通风散热分析具有重要意义。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题来源以及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1电机通风问题的国内外研究现状

1.2.2电机散热分析的国内外研究现状

1.2.3电机参数化散热分析的研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章流固热耦合分析原理

2.1耦合场分析方法概述

2.2流场分析原理

2.2.1流体的流动型态

2.2.2流体的阻力损失

2.2.3电机内流场分析

2.3温度场分析原理

2.3.1热传导微分方程和边界条件

2.3.2热对流微分方程和边界条件

2.3.3定子温度场分析

2.3.4转子温度场分析

2.4数值模拟方法分析

2.5本章小结

第三章电机流固热耦合模拟分析

3.1流固热耦合场数值模型的建立

3.2数值网格划分

3.2.1数值网格类型

3.2.2网格划分流程

3.2.3数值网格生成

3.3计算模型选取以及边界条件确定

3.3.1求解器的选择

3.3.2物理模型选择

3.3.3边界条件确定

3.4模拟结果分析

3.5经验公式参数化计算

3.5.1通风程序

3.5.2散热程序

3.6结果分析

3.7本章小结

第四章通风散热系统参数研究

4.1参数化设计方法简介

4.1.1参数化设计概念

4.1.2参数化设计方法

4.2前处理软件GAMBIT的参数化分析

4.3流场的参数化建模

4.4通风散热系统参数分析

4.5定子结构对通风散热影响研究

4.6本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢