发电机组流场特性数值模拟及其散热优化研究

发电机组高性能和轻量化的设计需求对其冷却系统提出了更高的要求。发电机组工作时机舱温度上升快,其散热性能不好直接影响其高效正常运行。文章以发电机组为研究对象,采用CFD软件STAR-CCM+ 11.06对某发电机组整机流场特性进行数值模拟分析,并采用单一变量控制方法对风量提升进行研究。结果表明:该发电机组原结构风扇进风风量仅为40 g/s,发动机热风回流导致电机进风量增大,不利于电机的冷却;通过调整进风结构、减小出风阻力和添加隔热挡板均可以提升风量,其中添加隔热挡板后发电机组风量提升明显且能有效消除热风回流现象。依据单因素分析结果提出了调整左右进风口布置、加大消声器护罩出口、添加发动机隔热挡板的组合方案,优化后的发电机组风扇进风量提升至75. 79 g/s,总风量提升明显;热风回流被隔热挡板充分隔断,电机热风循环减少;油箱、化油器、点火器的表面速度明显提升。发电机组总进风量增加,机组内空气流速快,有利于发电机组的冷却,可保障其高效正常地运行。发电机组流场特性数值模拟及其散热优化研究结果可为后续发电机组的设计及改进提供参考。     

发电机组流场数值模拟及优化分析

发电机组在运行过程中会产生较大热量,其散热性能不好会直接影响使用性能和寿命。文章以某发电机组为研究对象,采用流体力学计算方法,利用STAR-CCM+软件对其流场特性进行数值模拟分析。流场分析发现,机组内发动机各冷却风道风量分配不均匀和消声器局部区域存在速度死区,不利于散热。依据流场分析结果提出相应的结构优化方案,优化后机组发动机各冷却风道风量分配得到明显改善,消声器表面平均速度得到明显提升,不存在速度死区,变频器、定子及发动机表面速度分布更均匀。发电机组流场分析及优化结果为后续整机产品开发和系统级热管理匹配提供了参考。     

基于STAR-CCM+的发电机组流场分析及结构改进

发电机组高性能和轻量化的设计需求对其冷却系统提出了更高的要求。发电机组散热效果好可保证机组在最佳温度下工作,确保机组稳定可靠运行。为评估一款发电机组散热性能,基于CFD分析方法,采用流体分析软件STAR-CCM+对该发电机组进行流场分析,并依据流场分析结果针对性地提出结构改进方案。结果表明,发电机组原结构缸头出风直接吹向油箱底部,消声器表面无风流经,整机散热存在风险。通过添加缸头导风罩和消声器通风罩的方法改善了发电机整机散热性能:油箱底部表面速度降低明显,消声器处冷却风量从28.91 g/s提升至135.78 g/s,风量提升明显,消声器表面平均风速约4.04 m/s。温度实测结果表明,机组额定功率运转120 min,改进后机组的油箱底部和电机顶部温度降低了38 ℃和17 ℃。研究结果可为发电机组散热性能评估及结构改进提供参考。     

基于STAR-CCM+的通机整机流场数值模拟

基于CFD方法,采用STAR-CCM+ 11.06流体仿真软件对某通机整机流场特性进行分析,研究了风扇罩开孔、箱体底部开孔、风扇罩内侧挡板及位置等对流场特性及风量分配的影响。对6种不同结构改进方案的仿真结果表明:不同结构下整机流场分布特性与其原始结构分布特性基本一致,发动机表面平均速度相差不大;箱体底部开孔面积从240 mm2增加到320 mm2且风扇罩内右部分挡板上移5 mm的结构改进方案具有较好的流场分布特性,该结构方案在箱体底部、缸头中间及排气道附近的风量分配略好,风扇入口总风量提升明显,相比原始结构总风量提升了6%,有利于整机冷却性能的提升。通过对通机整机的流场分析及结构方案设计的流场特性评估可为后续整机产品的前期设计与开发和系统匹配提供理论支撑。     

大型变速风力发电机组总体设计中的几个问题探讨

针对大型变速风力发电机组总体设计中的几个关键技术问题进行了探讨，研究了机组的概念设计，在对几种驱动链结构机型进行对比的基础上，重点分析了目前国际市场上已商业化的基本驱动链结构和单永磁发电机直驱结构的风力发电机组的技术优势.以国家863“兆瓦级变速恒频风电机组”研制成果SUT-1000型机组为例，研究了发电成本估算问题及成本估算模型，提出了利用发电机成本模型优化风力发电机组设计参数的优化方法，并以发电成本最小为参数优化设计目标，对兆瓦级变速恒频风电机组的风轮直径进行优化设计，取得了较好的设计效果.     

300MW水氢氢冷却汽轮发电机组油系统冲洗方案

引进型 30 0MW水氢氢冷却发电机组油系统冲洗在分系统调试中一直是个难题。本文在总结安徽铜陵电厂 3号机组该系统调试的基础上 ,系统阐述了哈尔滨汽轮机厂生产的引进型30 0MW水氢氢冷却汽轮发电机机组油系统冲洗管路的优化和循环冲洗方案 ,总结了该类型机组油系统冲洗的常用机械使用方法。本文对同类型机组的调试有一定借鉴意义。     

超临界火电机组二次风量测量装置改进

燃煤发电机组的助燃风（二次风）是锅炉正常燃烧必备条件,而实现二次风自动控制的难点在于二次风测量的准确程度.在机组运行中,运行人员通过二次风的变化来调节机组的风煤比,送风自动调节系统用总风量（二次风量与一次风量之和）做主控条件.根据大唐黄岛电厂两台670MW火电机组在二次风量测量设备所出现的问题,对两台机组二次风量测量装置进行了改进.选用了GDWZL-50MTC插入式多原理复合式流量测量装置替代了原来的插入式文丘里多喉流量测量装置,测量结果表明改进后的测量装置不仅克服了原来装置存在的缺点,而且在测量精度和准确性方面都有了显著提高.     

低压电缆紫外光交联辐照箱通风冷却研究

为了解低压电缆紫外交联辐照箱内冷却空气速度、压力分布特点,建立该辐照箱三维实体模型.在一定假设条件和边界条件下,基于计算流体动力学(CFD)原理,对原始通风方案A和改进通风方案B进行内部湍流流场三维数值模拟.分析反射罩、分流板等结构变化对流场的影响,对比两种结构中电缆和高压汞灯的冷却情况.研究结果表明,采用集中气流先冷却电缆再冷却高压汞灯的改进结构,电缆周围空气流速提高,反射罩凹凸面间压差减少48%.通过增加紫外光汇聚光强和优化相应的通风结构可提高光交联生产效率,保证设备有效冷却.     

非稳态旋转风幕流场数值分析及实验研究

对送风量一定而排风量不同的旋转风幕流场,利用FLUENT计算动力学软件进行数值分析,并利用示踪烟雾进行实验研究。其数值分析与实验研究结果一致,验证了所建立的旋转风幕流场数学模型的正确性。     

电站锅炉一次风系统模型

火电机组需要利用各个环节储能来提高负荷响应速率。锅炉磨煤机内存储有大量煤粉,通过控制一次风量与给煤量的动态配比,可以在短时间内快速改变锅炉燃烧强度,建立一次风系统简化非线性动态模型是此项研究的基础。在分析磨煤机、一次风机等设备结构及工作原理基础上,通过机理分析方法和统计分析方法确定模型结构和模型参数,建立一次风系统微分方程形式的非线性动态模型。模型能够反映燃料量、一次风机动叶角度与一次风压、一次风量之间的动态关系。利用一台600 MW机组实际运行数据,将燃料量、一次风机动叶角度引入模型,对比模型输出以及机组实际的一次风压、一次风量信号,在50%~100%负荷范围内能较好吻合,验证模型的准确性。     

进出口方式和槽道形状对微散热器内流量分配与传热的影响

为得到散热效果比较好的等截面矩形微散热器,设计了不同的进出口布置方式和不同的进出口槽道形状,并采用数值模拟的方法对微散热器内流量分配和传热特性进行了研究.结果表明进出口布置方式对微散热器内通道流量分配有很大影响:进出口槽道形状为矩形的微散热器流体流动分布较好;三角形槽道微散热器流体流动分布相对较差,其流动机理可归结为分流与摩擦阻力的相互作用;I型矩形槽道微散热器无论是传热性能还是流阻特性均优于C型及Z型微散热器,具有优越的强化传热特性,能满足高热流密度的微电子器件的冷却需求.     

间接空冷散热器空冷塔流动和传热的数值研究

依托实际工程项目,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对自然通风状态下,某600 MW机组表面式间接空冷散热器空冷塔的流动和换热性能进行了数值模拟、分析和研究.确定了考核工况基准下,不同环境风速对空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量的影响.模拟结果显示,随着环境风速的增加,空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量减小.它为间接空冷系统的优化设计提供理论依据.     

大型汽轮发电机定子变结构对温度场的影响

汽轮发电机通风冷却技术对汽轮发电机的容量和性能有决定性的影响．针对大容量汽轮发电机通风冷却要求高的问题,以某大型空冷汽轮发电机定子为例,依据CFD原理,提出了两种改变结构的方案,保持铁芯的总有效长度不变,改变铁芯叠片的厚度不改变风沟数量和改变风沟的数量．模拟不同结构定子内部的流场和温度场,分析原结构和变化后结构的流场和温度场,以及电机各部分温度的空间分布特性,比较定子在不同结构下的运行性能．合理布置电机的通风结构,提高传热介质的利用率,降低铁芯与绕组等的温升．研究结果表明变结构后模拟最大温升为118℃,比原结构模拟结果的温升有所降低,且流场温度场分布更均匀,为大型空冷汽轮发电机定子的结构设计提供理论依据．     

室内气流组织和空气品质的数值分析

根据Fanger热舒适方程,分析了影响人体热舒适的因素;根据通风效率、能量利用效率,分析了室内气流分布.将夏季、冬季的机械通风方式分成4种,利用计算流体动力学(CFD)对室内气流进行模拟,模拟室内气流的速度、温度、CO2浓度分布,并应用模拟结果分析不同气流组织形式下的空气品质、人体热舒适及空调能耗情况,指出不同的气流组织形式与空气环境、能耗有着密切的关系;且冷风工况与热风工况的气流分布不同,送冷风的置换通风方式与送热风的上送下回方式能获得良好的室内空气品质和有效的能源利用.     

单芯片大功率LED热分析及散热器设计

利用热分析软件ICEPAK对单芯片大功率LED灯的散热器性能进行了仿真分析,得出其温度分布规律,提出了3种优化设计方法对散热器进行散热,并讨论了各方案对LED散热性能的影响.仿真结果表明:通过适当的优化设计能够有效地提高LED散热性能.     

具有自调节通风性能的大型永磁同步发电机内流热特性数值研究

为了探究具有自调节通风功能的结构紧凑型大型永磁同步发电机内部流体流变特性及温升分布规律,以一台6 MW永磁同步发电机为例,基于电机学和数值传热学理论,结合流-热耦合机理,根据电机实际冷却结构选择一个周期作为求解域,建立三维流体场与温度场耦合分析数学模型及物理模型. 采用有限体积元法对永磁同步电机三维温度场进行数值研究,对发电机定转子铁心、定子绕组与绝缘以及永磁体的温升分布特性进行详细分析. 通过与电机绝缘温升限值的对比分析,验证了其求解方法的合理性以及计算结果的准确性,为永磁同步发电机温升的计算及通风结构的设计提供参考依据.