自力风扇性构件诱发的电机内流型演变特性研究

大型电机内流体流动及温度分布与自力风扇性构件的结构性能密切相关,建立考虑具有自力风扇性构件性能的径向通风槽钢动态效应的电机内流场理论分析模型,并对其内部流场流型演变特性进行研究是电机领域的迫切需求. 以一台6.5 MW双馈水轮发电机为例,利用流体场基本理论及数值研究方法,建立三维非定常紊流流场求解模型,并通过有限体积法,分析转速及转子径向通风槽钢的结构形态对电机内流场流变特性的作用以及影响程度,进而探究转子径向通风槽钢作用下的电机内流体场流型演变规律,为电机径向通风槽钢的结构设计及通风性能优化提供借鉴.     

径向多结构特征下风力发电机冷却性能研究

为了提升风力发电机的通风冷却性能,降低其运行时的温升,以一台3 MW永磁风力发电机为例,结合发电机的通风冷却性能及结构特点,在基本假设的基础上,建立发电机定转子流固耦合的三维物理模型,并给出求解条件。根据流体力学以及传热学理论,采用有限体积元法对电机内流体场与温度场进行了数值计算。同时,对径向通风沟提出了多种结构方案,并对不同方案下电机内流体流动特性及各主要部件温升进行了对比分析。研究结果表明:在一定范围内通过减小径向通风沟的轴向尺寸,能有效提高电机的冷却效果。当采用结构方案Ⅲ时,求解域内最高温升较原模型低6. 04 K。     

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.     

核反应堆冷却介质驱动电机通风结构内流体特性分析

核反应堆冷却介质驱动电机是高温气冷堆一回路中的关键设备,作用是将氦气作为冷却介质驱动其在系统中交换热量,为研究冷却介质的流体特性与其在电机内的流体场分布对电机温升甚至整个系统的影响。以一台4 500 k W驱动电机为例,考虑以氦气为冷却介质的风磨损耗公式不同于传统公式,对风磨损耗进行重新计算;通过建立该电机通风系统的3D流体场计算模型,基于流体力学原理,采用有限元法得到通风系统内的流体分布;最后,为更好的研究氦气的流体特性,以空气作为对比对象,分析流体性质差异对电机气隙、转子轴向流速和通风沟径向风速分布的影响;结果表明:在相同条件下,氦冷时流体域内各区域流速低于空冷9.4%,有助于减小风磨损耗对电机温升的影响。     

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．     

浅圆仓不同装粮高度时径向与垂直通风模拟对比研究

为解决浅圆仓垂直通风产生的温度、水分分层明显的现象,基于多孔介质流动和传热传质理论,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的方法,探究了浅圆仓径向通风时,粮堆内部的空气流动和温度分布规律,得到浅圆仓不同储粮高度时径向通风的速度、温度分布以及通风阻力值,并分别与相同装粮高度时全孔板垂直通风的效果对比,分析对比了浅圆仓径向与垂直通风在不同装粮高度时的通风效果,研究结果可以为浅圆仓机械通风系统的选型提供理论支持。     

轴径向冷却电机内泰勒涡流与换热研究

对于轴径向通风冷却的同步电机,在定转子间的气隙中冷却空气的流动非常复杂,因此,分析气隙中的流动与换热情况十分重要。以轴径向冷却同步电机的定转子与气隙共同组成的冷却风路创建物理模型,基于有限体积法,数值模拟研究了仅转子壁面旋转的同轴环形气隙空间中的流动及传热,逐渐增加定子风沟径向冷却出流、气隙内冷却空气的轴向流动及转子径向风沟射流三方面因素,分析其对气隙中泰勒涡流流动及传热特性影响。结果表明,气隙内轴向流动对气隙中定转子侧壁面的泰勒涡流与对流换热影响较大。结论对采用轴径向冷却的电机冷却系统的设计具有参考价值。     

通风及内热源参数的方腔内混合对流模拟

为考虑热源形态及通风条件对腔内流体流动及传热性能的影响,本文采用基于多参数弛豫时间模型格子Boltzmann法与有限差分法的耦合算法,对中心热源条件下开口方腔内的混合对流现象进行研究.在不同进、出流口位置和热源形状下,分析了混合对流的流动、温度及换热特性,并给出了流函数线和等温线分布以及热源表面的努赛尔数.数值计算结果...     

一种带状支撑的纵流壳程换热器热力特性分析

以纵流壳程换热器作为研究对象,对一种带状支撑纵流壳程换热器的壳程流体流动与传热特性进行了数值研究与分析.基于纵流壳程换热器的特性,建立了带状支撑结构的计算模型,对其流体流动与传热进行了数值计算,得到了壳程流场和温度分布等细观信息.对带状支撑换热器在不同几何参数及工况情况下的热力性能进行了综合分析,并将其特性与折流杆式支撑壳程特性进行了对比分析.研究表明,在相同的流动条件下,带状支撑结构壳程内,流体具有较强的湍动度,增大了的换热效果.     

壁面扰流影响边界层湍流拟序结构及强化传热机理的研究

从涡流发生器对湍流边界层拟序结构影响的角度来研究强化传热机理．利用计算流体力学软件FLUENT6.3对流体在放置斜截半椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟（LES）,得出流场中速度、涡量、温度与压力参数的瞬态变化特性,并对新型涡流发生器的特性及其对湍流拟序结构的影响进行了分析,得知拟序结构的控制对强化传热起着重要的作用．通过研究拟序结构对流场及温度场的影响,揭示了强化传热的机理,进而为寻求适合的壁面扰流元形式和结构参数,为实现传热强化和流动减阻打下基础．     

壁面扰流影响边界层湍流拟序结构及强化传热机理的研究

从涡流发生器对湍流边界层拟序结构影响的角度来研究强化传热机理.利用计算流体力学软件FLUENT6.3对流体在放置斜截半椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟(LES),得出流场中速度、涡量、温度与压力参数的瞬态变化特性,并对新型涡流发生器的特性及其对湍流拟序结构的影响进行了分析,得知拟序结构的控制对强化传热起着重要的作用.通过研究拟序结构对流场及温度场的影响,揭示了强化传热的机理,进而为寻求适合的壁面扰流元形式和结构参数,为实现传热强化和流动减阻打下基础.     

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.     

2MW空冷风力发电机热性能分析及改善

为了有效改善2 MW空冷风力发电机的热性能,满足实际工作需要,建立了该电机三维稳态温度场模型,对电机内的热场进行了分析和研究,明确了该电机传热特性及温度分布规律,发现该电机局部温度过高;对涉及电机热性能的相应参数进行了完善,并对相应结构参数下电机进行了热性能分析,通过实验证明改善后电机热性能满足电机运行要求,此研究对大型电机的结构优化和运行提供了一定的借鉴.     

液态金属镓自然对流换热数值模拟

为更好地得到液态金属的流动和传热特性,模拟了液态金属流体镓(Ga)自然对流流动和传热过程.采用单流体模型研究液态金属流体Ga的流动特性和传热机理,考虑边界条件对自然对流的影响,选用合适的边界条件进行了模拟.结果表明,该工况下的传热以导热为主,速度矢量是顺时针旋转分布,并与实验数据较好吻合.Gr数对液态金属Ga自然对流影...     

单相流体在多孔介质中的流动和换热研究

本介绍了单相流体在多孔介质内部的传热和流动过程及其研究方法,给出单相流体大多孔介质内部传热的数理模型,对模型的有效性进行了验证。同时分析了流速、孔晾率、固体颗粒的直径大小及固体骨架和流体的导热系数之比等因素对多孔介质内部传热和流动的影响,提出了增加传热而不使流动阻力过多增加的方法．     

轨道交通用永磁牵引电机通风结构研究

为了能够有效改善轨道交通用永磁同步牵引电动机的散热性能,以一台600k W的永磁同步牵引电动机为例,在了解其通风结构的基础上,基于计算流体动力学及数值传热学,结合电机温度场分析的数学模型,建立了此台电机整轴向、半周向的三维物理分析模型。并结合有限体积元法对该模型进行数值计算,得到了电机内各主要元件的温升分布结果,并总结其产生原因。为轨道交通用永磁同步牵引电动机冷却性能的提升,以及更大容量牵引电机的通风结构的优化做参考。     

紧凑型高压电机冷却器数值分析与设计

为了研究冷却器结构对其散热性能的影响,根据流体力学和传热学理论,对YJKK紧凑型高压三相异步电动机的冷却器进行了流体场与温度场的耦合计算并通过温升实验验证了计算的正确性和研究方法的可行性.在不改变冷却器外形尺寸的条件下,改进了电机的冷却器的内部结构,分别对冷却器内部挡风板、弧板和冷却管数量进行改进计算.结果表明,改进后的冷却器在额定工作点时风阻更小、冷却效果更好,可有效降低电机温升提高电机运行的可靠性.同时,改进后的冷却器整体安装尺寸无变化,切实可行,对于YJKK系列电动机的冷却效果的提升提供了理论依据和新方法.     

两种转子结构形式无刷直流电动机电磁场及热场分析

文章针对表贴式径向励磁和内嵌式切向励磁两种转子结构,分析了无刷直流电动机的电磁场及热场的计算过程;利用电磁场-热场耦合的有限元方法,研究了两种电机结构的电磁场和热场分布,采用这种方法不仅可以精确计算电机内部电磁场的分布,而且可以得到电机内部电磁场与热场之间的能量交互过程,研究电机的发热问题。通过样机实验和仿真结果对比,发现表贴式结构紧圈发热比较严重,嵌入式结构在磁钢端部存在漏磁,导致环流引起电流波形发生畸变,并给出了相应的解决方案。     

变角度连续螺旋折流板换热器优化结构的数值研究

针对螺旋折流板换热器壳程进口螺旋流动未充分发展区域分布特点,提出了一种变角度螺旋折流板换热器模型,采用Realizable k-ε模型方程对两种折流板形式的换热器流动和传热特性进行了数值研究,并对换热器传热强化机理进行了分析.结果表明:变角度螺旋折流板换热器能够减小壳程进口螺旋流动未充分发展段长度,增加壳程整体螺旋流动强度和流体流动传热速度场与温度场的协同性,强化换热器传热.螺旋角为10°+20°和15°+25°的变角度螺旋折流板换热器较常规螺旋折流板换热器综合性能分别提高7.10%~7.54%和2.88%~4.05%.     

径向流固定床反应器内流动规律的数值模拟

采用计算流体力学方法,从计算流体力学的基本方程出发,引入孔隙率和阻力系数,建立径向固定床反应器内流体流动的数学模型.在计算流体力学商业软件FLUENT6.1上,对4种流动类型径向流固定床反应器内流场进行了数值模拟研究,得到了固定床反应器内详细的速度和压力分布情况.模拟结果表明,在径向流固定床反应器中,在床层阻力作用下,大部分气体沿径向方向流过床层,在床层中部速度分布比较均匀.4种流动类型反应器中,离心流动优于向心流动,离心Π型优于离心Z型;向心Z型反应器内流体流动的轴向分布最不均匀,其次为向心Π型、离心Z型和离心Π型,离心Π型反应器中流体流动分布最均匀.