汽輪發(fā)電機(jī)環(huán)形氣隙內(nèi)流動(dòng)換熱的數(shù)值模擬研究.pdf

1、大型汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過程中,其內(nèi)部由于電場(chǎng)、磁場(chǎng)的熱效應(yīng)以及流場(chǎng)的摩擦損耗會(huì)產(chǎn)生大量的熱。這些熱量如果不能及時(shí)排出,會(huì)使其內(nèi)部溫升過高,威脅運(yùn)行安全。為保證汽輪發(fā)電機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,必須將各部件的溫度都控制在合理的范圍之內(nèi)。因此,對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)傳熱情況進(jìn)行研究,提高通風(fēng)冷卻的效率,保證發(fā)電機(jī)在允許的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,具有十分重要的意義。
　　計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法充分利用計(jì)算流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)的基本理論,

2、可以有效的對(duì)流體的流動(dòng)傳熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬。本文使用CFD的方法對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)的流動(dòng)傳熱進(jìn)行研究,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)計(jì)算方法由于大量的物理簡(jiǎn)化帶來的計(jì)算不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。本文采用由簡(jiǎn)到繁的步驟,首先對(duì)發(fā)電機(jī)氣隙簡(jiǎn)化模型—同心旋轉(zhuǎn)圓柱體間環(huán)形氣隙內(nèi)流體對(duì)流換熱情況進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了不同泰勒數(shù)Ta下流場(chǎng)的速度分布、溫度分布和熱流密度分布。將模擬得出的平均努賽爾數(shù)Nu與經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比,誤差在合理的范圍之內(nèi),證明了數(shù)值模擬的有效性。為研究汽輪

3、發(fā)電機(jī)氣隙壁面上溝槽對(duì)流場(chǎng)的影響,本文建立帶軸向溝槽的氣隙模型進(jìn)行模擬分析,并對(duì)壁面的摩擦系數(shù)及摩擦損耗進(jìn)行了估算和驗(yàn)證。最后,考慮到汽輪發(fā)電機(jī)氣隙和定子徑向通風(fēng)溝之間的流動(dòng)傳熱相互連通,相互影響,本文對(duì)氣隙與定子徑向通風(fēng)溝合并建立模型進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了冷卻空氣在氣隙及定子徑向通風(fēng)溝內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布,并對(duì)其流動(dòng)傳熱特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
　　通過本課題的研究,對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子間環(huán)形氣隙及定子徑向通風(fēng)溝內(nèi)的流動(dòng)傳熱有了更