基于风路-流体-传热协同耦合计算转子多物理场的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于风路‑流体‑传热协同耦合计算转子多物理场的方法。该方法包括：构建计及转子旋转全域的流体网络计算模型，计算出转子出入风口的压力值，作为边界条件。并建立核电汽轮发电机转子温度场的三维流体与传热分析模型，和对应的核电汽轮发电机转子的温度场计算模型；计算了核电汽轮发电机的铜排铜耗，齿部基本铁耗和附加铁耗，并将各损耗转化为热密，再将热密附加至温度场计算模型的对应部位；通过计算出的边界条件利用有限体积方法计算发电机转子的多物理场。本发明专利技术的方法可以利用全域流体网络模型计算转子处的入风压力和出风压力，从而可以有效节省汽轮发电机转子的三维多物理场的计算时间，并且提高计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于风路-流体-传热协同耦合计算转子多物理场的方法
本专利技术涉及汽轮发电机
，尤其涉及一种基于风路-流体-传热协同耦合计算转子多物理场的方法。
技术介绍
汽轮发电机是电网的主要装备之一，是电能的直接生产者，约80％的电能由汽轮发电机产生。而核电汽轮发电机在电能生产过程中占据重要的位置，一套核电汽轮发电机的造价多达上亿元，其安全发电也直接关系着很大一片区域的稳定用电，因此，保证汽轮发电机的正常运行，直接或间接的关系着国民经济的健康发展。而由于核电汽轮发电机的通风系统非常复杂，建立汽轮发电机全流域的三维流体与传热复杂的数值计算模型进行计算，不但耗时高，计算难度也大；而计算转子多物理场，其出入口边界又难以确定。在难以确定转子出入风口的条件时，建立全域的流体与传热模型，不仅模型建立、剖分、计算难度大，而且计算难以收敛，得不出准确的计算结果现有技术中还没有一种有效的计算汽轮发电机转子的多物理场的方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种基于风路-流体-传热协同耦合计算转子多物理场的方法，可以在保持汽轮发电机转子的多物理场的计算精度的情况下，节省计算时间。为了实现上述目的，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风路‑流体‑传热协同耦合计算转子多物理场的方法，其特征在于，包括：建立计及汽轮发电机转子旋转的全域流体网络模型，利用所述全域流体网络模型计算转子处的入风压力和出风压力；基于所述全域流体网络模型构建汽轮发电机转子温度场的三维实体模型，对所述三维实体模型进行网格划分，建立所述三维实体模型对应的汽轮发电机转子温度场的计算模型；计算汽轮发电机转子的铜排铜耗、齿部基本铁耗和附加损耗，并将所述铜排铜耗、齿部基本铁耗和附加损耗分别转化为热密，再将热密附加至所述汽轮发电机转子温度场的计算模型的对应部位；对所述汽轮发电机转子温度场的计算模型进行计算，获取所述汽轮发电机转子的三维多物理场，得出所述汽轮...

【技术特征摘要】
1.一种基于风路-流体-传热协同耦合计算转子多物理场的方法，其特征在于，包括：建立计及汽轮发电机转子旋转的全域流体网络模型，利用所述全域流体网络模型计算转子处的入风压力和出风压力；基于所述全域流体网络模型构建汽轮发电机转子温度场的三维实体模型，对所述三维实体模型进行网格划分，建立所述三维实体模型对应的汽轮发电机转子温度场的计算模型；计算汽轮发电机转子的铜排铜耗、齿部基本铁耗和附加损耗，并将所述铜排铜耗、齿部基本铁耗和附加损耗分别转化为热密，再将热密附加至所述汽轮发电机转子温度场的计算模型的对应部位；对所述汽轮发电机转子温度场的计算模型进行计算，获取所述汽轮发电机转子的三维多物理场，得出所述汽轮发电机转子的通风沟内表面的散热系数分布。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全域流体网络模型包括：Z1短路流、Z2冷却器、Z3冷却器出口、Z4定子背部入口、Z5定子背部、Z6定子励端端部、Z7气隙进口、Z8气隙励端、Z9气隙汽端、Z10气隙出口、Z11转子线圈励端端部、Z12转子线圈励端直线段、Z13转子线圈汽端直线段、Z14转子线圈汽端端部、Z15转子入口、Z16出线盒I/O、Z17出线盒、Z18出线盒通风管、Z19励端磁屏蔽、Z20定子铁心轴向通风孔、Z21边段铁心励端齿压风道、Z22边段铁心汽端齿压风道和Z23汽端磁屏蔽。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的利用所述全域流体网络模型计算转子处的入风压力和出风压力，包括：所述汽轮发电机转子处的入口压力和出口压力的计算方式如下：式中，ΔP为压力差值(Pa)，ζ为阻力系数，l为计算区段的管长(m)，d为计算区段的水力直径(m)，ρ为流体密度(kg/m3)，v为流体的速度矢量(m/s)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于所述全域流体网络模型构建汽轮发电机转子温度场的三维实体模型，对所述三维实体模型进行网格划分，建立所述三维实体模型对应的汽轮发电机转子温度场的计算模型，包括：在所述全域流体网络模型的基础上，根据所述汽轮发电机的实际结构和尺寸，构建核电汽轮发电机转子温度场1/8周向、半个轴向长的三维实体模型，所述三维实体模型分别包括：转子铁芯、绕组内铜排、匝间绝缘、主绝缘、槽楔和通风沟；对所述三维实体模型进行网格划分，建立对应的汽轮发电机转子的温度场的计算模型，该汽轮发电机转子温度场的计算模型包括：转子铁芯、绕组内铜排、匝间绝缘、主绝缘、槽楔和通风沟，其中，转子铁芯包含转子齿和转子轭，所述转子齿与所述转子轭连接，所述转子齿为不等间距的弧形结构，两相邻的弧形结构中间有长方体结构的槽，长方体结构的槽内放置了绕组，在绕组内包含铜排、匝间绝缘、主绝缘和槽楔，铜排和匝间绝缘交替排列在槽内，槽楔排列在挨着槽口的铜排上侧，主绝缘排列在整齐排列的铜排、匝间绝缘和槽楔的外侧，挨着转子齿，转子绕组内有通风沟，通风沟内有氢气流过。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计算汽轮发电机转子的铜排铜耗、齿部基本铁耗和附加损耗，包括：所述汽轮发电机转子的铜排为直流电产生，基于电磁场理论方法计算出汽轮发电机转子的铜排铜耗和齿部基本铁耗；所述汽轮发电机转子的附加损耗采用如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟力，苏营，熊斌，靳慧勇，王蒲瑞，刘文茂，李栋，曹君慈，张晓晨，薛易，沈稼丰，徐在德，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11