大型电机定子绕组内部蒸发冷却的数值模拟

摘要

随着电网需求日益增大,发电机的单机容量呈增长趋势。而提高单机容量的主要措施在于增加绕组线圈负荷,但同时温度也随之升高。本文针对这一问题采用了一种具有良好冷却效果的新型冷却方式-蒸发冷却。基于气液两相流相关理论,利用编程、数值模拟软件对汽轮发电机定子绕组采用蒸发冷却时的流动与传热进行编程计算与数值模拟,并对冷却系统进行变工况分析。结果表明,模拟所得结果验证了模型两相阻力计算的正确性与可行性,并得出蒸发点,温度分布、压力分布,讨论了流型及气泡直径的变化规律。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究意义及背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究方法和研究内容

第二章 强迫蒸发冷却原理与编程计算

2.1 电机的发热与冷却方式

2.2 电机的蒸发冷却

2.3 汽轮发电机定子强迫蒸发冷却原理

2.4 数学模型

2.5 模型的理论计算

2.5.1 单相阻力计算

2.5.2 蒸发点计算

2.5.3 两相阻力计算

2.5.4 热传导率和传热系数

2.6 模型编程计算结果

2.6.1 压力温度分布

2.6.2 压力对放大倍数的影响

2.6.3 负荷变化时参数变化

2.6.4 流量对放大倍数的影响

2.7 小结

第三章 FLUENT软件UDF的应用

3.1 质量、能量方程的编写

3.2 相间摩擦系数的编写

第四章 汽轮发电机定子强迫蒸发冷却循环的数值模拟

4.1 FLUENT和GAMBIT软件简介

4.1.1 GAMBIT简介

4.1.2 FLUENT简介

4.2 FLUENT的计算网格

4.2.1 网格的类型

4.2.2 网格类型的选择及划分

4.3 FLUENT求解器的选择

4.3.1 用FLUENT程序求解问题的步骤

4.3.2 边界条件

4.4 汽轮发电机强迫蒸发冷却循环的数值模拟

4.4.1 物理模型

4.4.2 网格化分

4.4.3 边界条件、计算方法和模型的选取

4.5 模拟结果分析

4.5.1 内部流型

4.5.2 模拟的速度分布

4.5.3 模拟所得温度分布

4.5.4 模拟所得压力分布

4.5.5 模拟所得含气率分布

4.5.6 绕组线圈壁面的换热系数

4.5.7 负荷变化对参数的影响

4.6 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况