[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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及汽轮发电机技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明采取了如下技术方案。

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，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。

进一步地，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。