某轴向无刷励磁机多方案通风三维热流场分析

以7. 8 MW无刷励磁机现运行方案为基础,对通风冷却系统进行优化,提出了以改变现方案下通风结构、空气入出口位置的多种方案。建立其整机流固耦合物理模型,基于计算流体动力原理,采用有限体积法,给定边界条件,对多方案下励磁机热流场进行数值计算并进行对比分析。结果表明:改变现方案通风结构,励磁机内空气压力、速度、温度分布规律与现运行方案基本相同,但定转子部件处平均温度不同,最高温度仍位于远离整流盘侧的转子线棒端部,均低于原方案的最高温度;现方案下互换空气入出口位置,对励磁机的热流场有较大影响,最高温度在靠近整流盘侧的定子线棒端部。研究结果为结构类似的励磁机的优化设计提供理论指导。     

多旋转部件无刷励磁机改进方案三维流场研究

为了研究无刷励磁机在整流盘与转子间增加机座环板结构对流场涡流尺寸的影响,建立了无刷励磁机的整机流场的物理模型,基于流体动力学原理(CFD),采用有限体积法,在计算域内对三维湍流流场进行了数值求解,得到了额定转速时,增加机座环板后,无刷励磁机内部各部分流场分布特点。结果表明,整流盘与转子间增加机座环板结构,有效减少了检修空间处的大涡流尺度范围。与现运行方案的计算结果相比,该方案的入口体积流量增加了13.89%,结果准确。为进一步优化该励磁机冷却风路系统提供了理论依据。     

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。     

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。     

一种电机气隙内泰勒涡流流动及传热特性

为研究轴向通风冷却的异步电机运行时在定转子间的气隙产生的泰勒涡流对气隙的流动换热情况产生重要影响,以异步电机定转子间气隙的结构尺寸创建光壁、定子侧带凹槽、转子侧带凹槽三种简化物理模型,基于有限体积法和计算流体动力学理论,利用Fluent软件对气隙内的涡旋流动及传热特性进行数值模拟。结果表明:定转子侧凹槽的存在将流场分为了两部分,位于凹槽内的流体流速较小,位于主流区域内的流体,流场分布与光壁模型的流场分布相似,整体上凹槽的存在使壁面平均努塞尔数变大,换热增强。数值模拟泰勒涡流平均努塞尔数计算结果与同类实验关联式结果相比,误差为7.3%。结论对异步电机结构及冷却系统的设计具有参考价值。     

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.     

淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

为了优化钻头水功率配置,提高井眼净化效果,对新近引入石油工程中的星形喷嘴射流进行了模拟研究,建立了喷嘴射流流场的流动控制方程,采用有限体积法对其进行离散,结合Realizable k-ε模型对方程组进行求解,并将计算结果与圆形喷嘴射流的结果进行了对比.对比结果发现,淹没条件下喷嘴出口截面形状对射流的影响主要体现在射流的起始段,起始段内星形喷嘴射流流场较圆形喷嘴射流的要复杂.当喷距大于4倍喷嘴当量直径时,星形喷嘴最大、最小截面上轴向速度和湍动能的衰减趋势同圆形喷嘴的衰减趋势一致,两个截面上射流速度剖面满足自相似性.     

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．     

多工况条件下异步电机斜槽与谐波特性

为了研究多工况下异步电机斜槽与谐波特性,以一台Y2-250M-4、55kW笼型异步电机为例,建立了多截面场-路耦合时步有限元计算模型.计算出斜槽不同负载情况下的铁耗,分析了转子斜槽后定转子铁芯典型位置的齿谐波沿轴向分布规律,并研究了斜槽对定转子齿顶区域齿谐波的削弱作用.实验结果表明,谐波铁耗在总损耗中所占的比例随负载的增大而增加;电机采用斜槽时,定转子各部分铁耗沿轴向波动,损耗值沿轴向并无太大差异;斜槽对铁耗的影响随负载的增加而增大.     

径向通风电机流体流动及传热特性分析

为研究径向通风电机内部流体分布、传热性能及温升特性,根据径向通风电机通风结构及传热特点,建立三维流动及传热耦合的物理模型和数学模型,结合工程实际给出基本假设和边界条件,采用有限体积法对流体场及温度场进行求解,得出电机内部冷却介质流动性能、传热特性及电机各部件的温升分布情况。最后,对电机定转子股线、绝缘及铁心温升分布做了详细分析,获得电机温升分布趋势及温升最大值的位置。为径向通风电机综合物理场的准确计算以及通风结构的优化提供了理论依据。     

低速流场中的声传播模拟

为了研究流噪声的产生机理,且考虑介质粘性和流场对声传播的影响,采用分解法对低速流场中的声传播进行数值模拟.基于非结构化网格,采用有限体积法对时域上低速流的声传播问题进行研究.把可压缩N-S方程分解成不可压N-S方程和声扰动方程,并采用SIMPLE算法来求解声扰动方程,吸收边界采用DRP(保持色散关系)无反射边界.对流场...     

设计压比和转速变化对对转压气机性能的影响研究

以自行设计的双排轴流对转压气机为研究对象,采用流线曲率法对对转压气机的气动性能及流场结构进行了探索性研究,着重分析了转速调节分别对两排转子出口速度、出气角以及扩散因子的影响,结果表明:两排转子的转速互相依赖,在量级上不宜相差的过大,否则流场极易发生分离或畸变;另外,可通过适当调整各排转子的压比来平衡两转子的加功量,以降低流场畸变的可能性,以上研究结论对对转压气机的设计与应用有着重要的理论意义和工程应用价值。     

多风路空冷汽轮发电机PIV流场测试实验台研发

为了研究定子多风路的大型空冷汽轮发电机内部气隙中(转子外表面与定子内壁面之间)的旋转空气速度场特征,研发并试制了电机通风粒子图像测速技术(PIV)测试实验台.首先介绍了实验台的风路设计方案及部件风扇、定子和转子各部分结构及相关尺寸;设计了PIV测试实验测量方案.然后,采用ANSYS有限元程序,在符合实际的边界条件下,对通风实验台的轴与支撑环及风扇支架、转子环进行应力分布计算及分析,计算并选择合适的拖动系统电动机,得出最终的结构方案,为实验台的加工制造提供基础数据.该实验台可为大型空冷汽轮发电机旋转流场可视化研究提供平台.     

市政供热有限空间通风防护技术数值模拟

为有效指导市政供热有限空间机械通风现场施工,保障作业人员安全,采用CFD方法对通风过程进行数值模拟计算,研究通风过程中有限空间内部流场、温度场、氧气体积分数、二氧化碳体积分数的分布规律.结果表明:进行机械通风时,相对于供热管沟,小室内新旧空气替换较快,温度下降及气体体积分数恢复都较为迅速;供热管沟内风流场受内部结构和热升力的影响,风流主要沿管沟底部流动,管沟顶部空气速度较小、温度较高、氧气和二氧化碳体积分数恢复较慢.针对所研究的管沟,通风量为6 000、8 000、10 000、12 000、14 000 m~3·h~(-1)时,最小通风时间应分别不小于45、32、22、15、10 min.实际作业中应以管沟中段顶部空气中的氧气体积分数作为衡量通风效果的关键参数.     

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.     

火炮后坐对膛口流场的影响

针对国内外有关膛口流场的研究现状,基于计算流体力学理论,研究了火炮后坐运动对膛口流场的影响.采用轴对称Euler方程组和有限体积法(FVM),建立了某火炮有、无后坐运动两种情况下的膛口流场数值计算模型;利用计算流体力学软件和动网格技术,分别对其进行了非稳态数值模拟;通过对火炮在有、无后坐时膛口流场的数值模拟结果进行对比,分析了火炮后坐对膛口流场的影响.研究表明:火炮后坐运动时膛口前方的压力降低,膛口后方的压力增大;火炮后坐对炮膛合力产生的影响较小.     

用时间相关有限体积法求解任意旋成面叶栅的跨音速流动

用时间相关有限体积法求解叶轮机械中任意旋成面叶栅的跨音速流动.以积分型的基本方程出发,采用一种简单的四边形多重网格和差分格式,对定常、无粘性、可压缩完全气体的跨音速流场的数值分析,提出了一个行之有效的计算方法,以两个平面叶栅为例进行计算,其结果与实验结果的吻合证实了本方法的成功.这种方法可用于算带有激波的跨音速流场,并对叶栅的设计和叶片的造型有一定的指导作用.     

自然通风冷却塔进风口流场模型的建立及计算

冷却塔的运行状况对电厂的经济性和安全性有较大影响.环境侧风严重影响冷却塔的冷却性能.以逆流湿式自然通风冷却塔为研究对象,建立了冷却塔进风口附近空气流动的数学模型和冷却塔内传热传质的物理模型.采用有限体积法进行了数值计算.得到了冷却塔进风口附近空气动力场的分布规律,同时进行了实型塔的现场测量,与模拟结果对比.该方法可定量评价冷却塔的运行状况,为冷却塔通风量和进风阻力的计算,以及冷却塔全面优化设计和改善冷却塔的冷却性能提供了理论依据.     

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.     

水下喷气推进高速射流场数值研究

为建立航行体点火初期尾部流场结构的预测方法,并揭示水下燃气喷射非定常流场与推进航行体运动的相互关系,以简化的潜射火箭为研究模型,采用流体体积法（VOF）两相流模型结合动网格方法对系留状态和运动状态下的燃气喷射流场进行数值模拟,分析了两种状态下燃气喷射形成的复杂流场结构.结果显示,喷气推进航行体在水下发射时,喷口附近形成复杂的流动结构和演化过程,并伴有较大的压力脉动产生;航行体加速运动导致的边界变化对燃气喷射流场产生较大的影响.