[发明专利]基于风路-流体-传热协同耦合计算转子多物理场的方法

权利要求书

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；

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；

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，单位为Pa，ζ为阻力系数，l为计算区段的管长，单位为m，d为计算区段的水力直径，单位为m，ρ为流体密度，单位为kg/m³，v为流体的速度矢量，单位为m/s；

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。