局部对流换热对输电线路高频激励融冰的影响

在覆冰导线高频激励融冰温度场的分析与计算中,局部对流换热对温度场及高频激励融冰模型有很大影响。对此,文中分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过Ansys有限元软件对高频激励融冰模型的电磁场和热分析与计算,揭示了局部对流换热对高频融冰模型温度场及其迎风侧和背风侧的影响,表明了局部对流换热使导线背风侧覆冰先融化脱落,迎风侧覆冰后融化脱落。覆冰导线外表面的温度随对流换热的系数增大而下降,下降速度随对流换热系数增大而减缓。该研究成果有利于进一步改进和优化高频激励融冰计算模型。     

方形LPF动力电池在内短路下的热效应分析

为分析对流换热系数、热辐射、外壳厚度及导热系数对磷酸铁锂(LPF)动力电池散热能力的影响,以60 Ah方形LPF动力电池为研究对象,建立穿刺实验情况下的电池生热模型,确定模型中的有关参数,建立有限元仿真模型并利用Ansys软件定量地计算温度场。结果表明:提高电池表面对流换热系数和导热系数,可显著提高电池散热能力,热辐射和外壳厚度对电池散热有影响,其中,外壳厚度如何影响电池内部温度场需综合其他因素分析。     

基于有限元分析的不同电压等级GIS隔离开关温度场仿真研究

GIS隔离开关部位容易引起热故障,研究温度场分布可为GIS温度监测提供参考。基于AnsysWorkbench有限元仿真软件,针对不同电压等级的GIS隔离开关,建立多物理场耦合仿真模型,计算分析实际工况下隔离开关的温度场分布。同时分析外界环境温度和风速对导杆温度及外壳温度的影响,结果表明:环境温度的改变能导致GIS温度近似线性变化;风速能改变外壳与空气之间的对流换热能力,风速的增大能相应地降低导杆和外壳温度,但温度下降的趋势越来越缓慢,散热效果也在降低,两者呈非线性关系。最后,利用外壳温升、环境温度和风速三者的数值关系,总结出计算各电压等级的GIS隔离开关导杆温度的经验公式。     

电机端部绕组表面对流换热系数的研究

电机端部绕组的温升求解是电机温度场计算过程中的难点所在。针对端部绕组周围的流场域不规则，难以用热路法或有限元法精确计算其表面换热系数的难题，提出了一种基于简易风洞实验装置的对流换热系数测量方法，搭建了实验平台对不同绝缘等级、不同成型工艺的绕组线圈的表面对流换热系数进行了测量，并分析了对流换热系数在不同影响因素下的变化规律。结果表明，不同绝缘等级的绕组端部表面对流换热系数相差不大，相比于成型线圈，散开线圈端部表面的对流换热系数更大。通过实验实现了对端部绕组表面对流换热系数的准确测量，为后续电机温度场的准确计算奠定了基础。     

对流换热对覆冰导线高频融冰温度分布的影响

根据流体力学的基本原理,应用有限元分析软件ANSYS建立覆冰导线高频融冰时的外流场模型,得到覆冰导线高频融冰时的周围空气流场、压力场分布规律及覆冰导线表面对流换热差异性。分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过电磁与热分析,揭示了高频激励融冰过程呈不均匀非对称融冰规律,覆冰导线迎风侧压力大、温度低,背风侧压力小、温度高,表明不均匀对流换热使覆冰导线背风侧先融化,迎风侧后融化。在环境温度和覆冰厚度一定的条件下,覆冰导线外表面温度随对流换热系数的增大而降低。     

高压电缆接头温度场分布的仿真计算

温度是制约电缆接头载流能力的直接因素,研究接头的温度场分布对实现接头载流能力的准确评估至关重要。论文建立了接头的二维轴向仿真模型,对不同负荷下接头进行温度场仿真分析,并设计了高压电缆接头稳态温升实验,实测了不同负荷下的接头稳态温度分布。最后,应用接头二维轴向仿真模型研究了环境温度、对流换热系数、主绝缘件和保护壳填充胶导热系数变化对接头稳态温度分布的影响,进而提出了电缆全线载流量的提升策略。实验和仿真结果对比表明,不同负荷下接头二维轴向仿真模型对接头导体温度的计算误差绝对值不超过10%。因此,采用接头二维轴向仿真模型计算接头温度场分布能够满足工程应用的需求。     

基于能量流向的变压器饼式绕组散热分析及试验研究

变压器热点温度作为运行经济性、安全性的关键指标,是设备在线监测及状态评估中的重点。该文对变压器内部散热进行研究,着眼于饼式绕组及其油道结构,基于能量流向建立绕组温度变化的物理模型。基于这一模型,在一台内置分布式传感光纤的110kV三相ONAN变压器上开展试验研究,使用分布式光纤测温(distributed temperature sensing,DTS)技术对运行状况下的绕组整体温度分布进行实时监测,分析绕组在ONAN冷却方式下的散热状况。在变压器启动初期,绕组各处散热量较低,温升速率较快。约2 h后,各饼散热量基本与损耗相一致,散热率可达98%以上,因此将这一阶段称为准稳态。准稳态阶段,绕组整体散热率基本一致。负载变化前期不同位置散热量的差异是温度梯度形成的主要原因。基于DTS手段及散热器进出口处油温,提出绕组每饼平均对流换热系数的计算方法,基于无量纲数建立绕组内外表面局部对流换热系数的计算方法,对不同位置、负载率下两种对流换热系数的变化规律进行分析获得了绕组运行过程中对流换热系数分布规律及变化趋势。     

不同散热条件对开关柜母线室温度分布影响探究

开关柜的温度场仿真计算对开关柜的运行检修与设计具有重大指导意义,但由于开关柜模型复杂,计算量大,在现有仿真计算中常忽略热辐射过程以提高计算效率,缺乏对网格剖分的精细化控制,对风机开启下的强迫对流散热效果也缺乏直观对比。因此,本文以开关柜的典型结构——母线室为研究对象,建立精细三维模型,利用ICEM软件对网格进行局部控制的优化剖分,再将模型导入CFX软件进行温度-流体场仿真计算与分析,探究热辐射散热与风机对流散热对开关柜内部温度分布规律的影响,结果表明热辐射散热使母排温度下降,柜体角落处温度明显上升,整体分布更加均匀;风机散热使母线室内部流速激增,降温效果明显,并通过实验验证了仿真计算的准确性。     

带辅助散热设备的油浸自冷式变压器热路模型研究

散热器的散热方式是变压器热特性的重要影响因素。在传统Swift模型基础上,增加平均壁温、散热器空气侧热阻等参数,建立变压器改进热路模型。随后给出改进模型中关键参数的计算方法,即2种散热方式(自然对流与加装风扇的辅助散热方式)下散热器空气侧的对流换热系数。最后利用改进模型计算油浸自冷式(oil natural air natural, ONAN)变压器在2种散热方式下的顶层油温,并与现场实测值进行对比。结果表明改进模型在自然对流方式下顶层油温的最大计算误差不超过2.63℃,在辅助散热方式下的最大误差不超过2.16℃,验证了改进模型的准确性。     

对流—辐射边界对变压器温度场影响的解耦研究北大核心CSCD

对流—辐射边界是油浸式变压器最重要的散热方式,对变压器内部温度分布具有决定性作用。文中结合传热学基本理论以及变压器实际结构对变压器对流边界和辐射边界进行研究,针对目前直接以材料辐射率表征辐射换热强度的方法进行修正,结合变压器结构提出了有效辐射率的概念,使得辐射边界计算更加准确。并通过建立110 kV油浸式变压器三维流体—温度场模型分析了不同环境条件(风速、环境温度)对变压器对流边界和辐射边界的影响,为有限元分析计算中边界条件的确定提供了指导。     

大功率九相变频异步电机通风系统热流耦合仿真分析

为了有效解决大功率低速异步电机通风散热难题,基于热流耦合仿真分析计算方法,以1台2 800 k W、8极九相变频异步电机为例,系统分析了顶吸式强迫风冷电机内定子齿压板宽度距离对电机内风量分配、绕组温升分布以及内部风阻特性的影响,并筛选了匹配方案;同时,对比分析了九相减薄绝缘结构与三相高压绝缘结构的换热性能。最后,进行了电机的温升试验测试,温度场计算值与试验结果基本吻合,验证了基于热流耦合仿真分析计算的准确性和有效性。     

基于流固耦合模型的永磁耦合器导体铜盘散热研究

针对永磁耦合器在运行时导体铜盘侧产热较大而使装置无法正常工作的问题,提出一种能够有效提高导体铜盘散热能力的结构。首先,基于流固耦合数学模型和传热学理论方程,通过有限元仿真计算了不同转差及不同气隙长度下的永磁耦合器的导体铜盘温度分布,并将仿真结果与试验测试结果进行对比,验证了仿真计算方法的准确性。其次,针对导体铜盘温升过高,热量无法导出的问题,提出一种在端盖外侧添加导风散热片的结构,并仿真分析不同形状的散热片对散热效果的影响。最后,仿真分析了导风散热片的高度、厚度以及数量对导体铜盘温升的影响,进而得到导风散热片设计参数的最优区间,为永磁耦合器的风冷散热结构设计提供了科学依据。     

基于COMSOL的10 kV高压开关柜温度场仿真分析

现有的10 kV高压开关柜温度场仿真分析中,由于10 kV高压开关柜的内部结构、材料属性和传热过程复杂,难以准确地对其内部温度进行求解计算。为解决上述问题,利用COMSOL中共轭传热模块对10 kV高压开关柜的温度场进行仿真计算。应用该仿真方法,可以有效求解10 kV高压开关柜的稳态温度值,准确模拟稳态温度场,并且结果误差小,符合实际温度分布规律。最后通过红外测温试验对比分析,验证了本仿真方法的有效性和准确性。     

航空电机及控制器的温度场仿真分析

对一种航空用高功率密度无刷直流电机,建立电机和控制器一体的三维热仿真模型。根据电机系统内部热交换及传热学相关理论,确定系统内散热系数与热边界条件,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对建立的热仿真模型进行温度场仿真与分析,得到了不同环境温度变化情况下电机和控制器的温度场分布和温度对时间变化的曲线。经与试验得到数据进行对比分析,验证了仿真的准确性。这对电机和控制器的设计与温度场计算提供了依据。     

UHV GIS内部温度场的红外热诊断技术

为有效地分析研究特高压气体绝缘组合电器(UHV GIS)设备的故障,利用红外热诊断技术分析了UHVGIS设备的内部温度场。在阐述了红外热诊断技术的原理和应用的基础上,针对GIS设备建立了相应的物理模型和数学模型,同时提出了以红外测温装置测量到的设备表面温度作为边界条件,求解传热学导热反问题进而诊断设备内部温度场以及高压导线温度的方法。此外借助有限元分析软件检验了数值计算结果。该方法为进一步利用红外诊断技术分析UHV GIS内部故障奠定了基础。     

屏蔽电机定子端部氮气腔温度场计算方法分析

核主泵屏蔽电机的热设计是涉及核电发展的一个关键因素,直接关系到电机能否安全运行60年。针对某屏蔽电机结构紧凑、内部损耗大,特别是氮气腔内散热条件差,定子绕组容易超温等特点,本文基于有限体积法,根据计算流体动力学(CFD)原理,分别进行了常规不考虑与考虑辐射换热两种算法时的电机内温度场数值模拟,获得了电机内的三维温度分布,并分析了定子端部氮气腔内的自然对流换热系数和热流密度等传热特性。此外,还对比了两种计算方法电机内温度分布的差异。计算结果表明,两种计算方法的峰值数值模拟结果与实验数据的相对误差分别是+3.6%、-4.2%。所得结论为对我国开发具有自主知识产权的同类电机产品具有重要参考价值。     

Box-in结构对特高压换流变压器散热性能影响的仿真分析

Box-in结构在减弱换流变压器噪声影响方面发挥了较好的作用,但其对换流变压器散热和温度分布的影响值得关注.采用有限元仿真方法对有无Box-in结构换流变压器周围的环境气流分布和变压器自身油流和温度分布进行数值模拟,分析了Box-in结构的存在对换流变压器温升的影响规律,研究了Box-in结构换流变压器的通风策略.结果...     

隔爆干式变压器温度场有限元分析

隔爆干式变压器是煤矿井下综合机械化采掘设备的配电电源装置,工作环境中存在着甲烷等易爆危险气体,为了避免变压器局部过热引起爆炸,必须保证其有良好的散热效果,因此隔爆干式变压器的温度场分析有很重要的意义。文中应用有限元软件Fluent分析了隔爆干式变压器的三维温度场与气流场,计算了高低压绕组、铁心以及箱体平均温升,将仿真结果与解析结果进行了对比,误差满足工程的需要。在此基础上建立了低压绕组二维温度场模型,分析了气道、负载系数对绕组平均温升和最热点温升的影响,对隔爆干式变压器的结构设计具有一定的指导意义。     

基于Icepak的户内变电站通风换热过程模拟及优化

基于计算流体力学(CFD)模拟技术,利用流体仿真分析软件Icepak对户内变电站的通风过程进行了仿真模拟计算,分析了不同进风口和出风口位置对变压器温度场分布和气流组织情况的影响,得到了最佳的通风换热方案。结果表明:在散热器正下方布置进风口可以改善气流组织状况并提高散热器换热效率,显著降低片式散热器温度并获得比较均匀的温度场。