基于多尺度多物理场的油浸式变压器流动-传热数值研究

为改善油浸式变压器的性能,探索变压器内部温度场-流场的工作特性,该文提出基于涡流-温度-流场多物理场耦合方法,建立油浸式变压器内部流动-传热计算模型。该模型采用有限元差分法(FDM)计算变压器内涡流场;采用格子玻耳兹曼方法(LBM)计算变压器内温度-流场。该计算方法在宏观上以开尔文为单位通过传热学第一类边界条件实现了固-液边界传热;在介观上以无量纲的格子玻耳兹曼方法中分子分布函数为单位对变压器内铁心绕组固体域与绝缘油流体域进行温度传递与油流流动的计算,完成基于宏观-介观单位尺度变化的流-固温度耦合传热计算。在此基础上分析油浸式变压器内部温度场与流场的工作特性。为验证计算模型的有效性,该文设计变压器流动-传热模拟实验平台,进行正常工作状况下变压器模型的流动-传热实验。实验结果表明,该计算方法由于格子玻耳兹曼算法迭代前期需要扩散格子密度覆盖计算区域,计算迭代前期温升状况不明显,无法有效地拟合油浸式变压器内部温度场与流场工作特性;在计算方法迭代一定次数后,计算误差在5%以内,能有效地拟合变压器工作特性。该算法模型对开展预防油浸式变压器内部故障工作,减少油浸式变压器内部过热事故有着一定的工程意义。     

冰风荷载作用下的大跨越力学特性计算

采用沿档距迭代积分,精确计算大跨越耐张段导地线各档平均风荷载,通过对悬挂点垂直荷载、水平风荷载及纵向不平衡张力进行分解,基于斜抛物线模型,建立了同时考虑冰荷载、水平风荷载的大跨越基本工况下张力、不平衡张力和断线张力计算模型;并利用逐档提高精度的方法加速求解;最后通过对具体实例的计算,证明了该计算方法的有效性。     

水电站过渡过程计算中水轮机模型单点迭代求解方法及其收敛性研究

水力机组过渡过程计算中水轮机模型最为复杂,常需要采用迭代的方法进行求解,但迭代不收敛现象时有发生。针对该问题本文采用单点迭代的方法研究了水轮机模型迭代收敛性,并提出了一种新的求解流程,从数学层面上严格推导了该流程需要满足的最大允许计算步长。在此基础上分析了求解过程中水轮机各参数对计算收敛性的影响规律及影响程度。进而大大减少了水轮机模型迭代计算的不收敛现象,为工程计算和科学研究中求解水轮机模型提供了可靠的理论指导。     

配电网无功综合优化的补偿模型及其应用

研究了配电网络无功优化补偿问题，提出了采用高压１０ｋＶ固定电容器补偿和低压电容器分时投切相结合方式，可对补偿电容器容器，位置及投切时间作出优化决策。程序模型以包括电容器固定投资的净节约现值为目标，考虑了电压约束，采用分阶段逐组对标准电容器进行优化补偿，计算速度快，无迭代收敛问题，经实际应用经济效益显著。     

基于三维流场数值计算的引信用侧进气涡轮发电机的设计研究

提出并研究了基于三维流场数值计算的引信用侧进气涡轮发电机的设计方法。针对侧进气涡轮发电机在适用引信型号确定条件下,其基本形状尺寸就受到严格限制的特点,分析了影响电机性能并可以被优化的主要参数,设计了能够满足计算量要求的参量优化算法。对电机三维流场数值计算的控制方程、计算区域、网格划分以及数值方法和边界条件进行了分析。根据侧进气涡轮发电机的涡轮转速与流场相互影响的特点,结合电机的动力学分析提出和建立了基于涡轮转速迭代的三维流场数值计算方法,给出了基于三维流场数值计算的侧进气发电机的设计流程,建立了完整的设计模型。利用该方法设计了某引信用侧进气涡轮发电机,结果表明该方法可以满足工程设计的要求。     

横向极板电收尘器流场的数值模拟

对横向极板电收尘器内三维流场进行了数值模拟，流场模拟采用k-e 双方程模型，SIMPLE算法。利用有限体积法对计算区域进行离散，几何模型的网格划分采用GAMBIT前处理软件，收尘器内部流场的数值模拟采用流体计算软件FLUENT。计算结果与实测数据的对比证明所采用的方法是合理的。对不同异极间距和隙宽比下的流场均匀性进行了对比，得出最佳的配置是异极间距250mm，隙宽比为0.2。在此配置基础上，对横向极板电收尘器的流场和粒子轨迹进行了模拟。计算结果可以为电收尘器设计和工业应用提供参考。     

1025t／h锅炉燃烧室三维等温流场的数值计算

本文把湍流理论用于锅炉燃烧室三维流场计算,给出了数学模型、解法和边界条件的处理方法,研究了迭代收剑问题。用作者编制的软件对1025t/h锅炉燃烧室进行了三维流场计算,计算结果能反映该类型锅炉流动过程的基本特征,计算值和试验值符合较好。     

带半叶片的混流式水轮机转轮的流场计算

本文采用有限元法对带半叶片的混流式转轮的Ｓ１流面进行了流场计算。在将复连域化为单连域时采用了半叶片头部作割线的工将绕半叶片的环量作为右量定义在割线上,在计算过程中通过库塔条件的迭代来确定。本放ＦＯＲＴＲＡＮ语言编了计算实例,并得合理的结论。     

导电微粒局部放电下SF_6分解组分色谱信号的曲线拟合分峰

在采用气相色谱法对SF6分解产物组分进行分析时,由于其分解产物组分的色谱峰存在重叠情况,造成定量计算的困难。本文采用高斯函数和迭代曲线拟合的数值方法进行色谱峰分离,推导了曲线拟合迭代的公式,采取了由宽逐严的峰位确定方法,然后利用迭代公式对峰宽和峰强进行计算,确定最终的各峰峰强和峰宽,从而分离出重叠信号。通过对近完全重叠与部分重叠两种重叠情况的模拟、导电微粒(含金属突出物和自由导电微粒)模拟缺陷局部放电下的分析计算验证了算法的有效性,并可用于SF6分解产物与故障缺陷间相对含量对应关系定量分析的研究。     

混流式水轮机的三维空化湍流计算

本文应用了三维混合流体完整空化湍流模型,对混流式水轮机内部流动进行了计算.采用了全三维全流道的湍流计算方法,采用基于RNG的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,从蜗壳进口到尾水管出口,包含所有流道在内的整体一次完成模拟计算.根据得到的三维空化流场数据,对转轮内部流场进行了流场分析,求得了计算临界空化系数,和试验值进行了比较;模拟了不同空化特征下的转轮出口处的空化和尾水管中的空化情况,并和试验数据进行了比较.