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《哈尔滨理工大学》 2008年
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大型发电机定子复杂结构内流体流动与传热特性的研究

丁树业  
【摘要】: 大型发电机内部物理场的研究是一个涉及多学科多专业的综合问题。由于发电机定子具有复杂的结构、转子的旋转运动以及多重物理场相互耦合,对电机内物理场的准确计算具有一定的理论难度和工程实际意义,已经成为国际电机领域难题之一。 本文详细地分析了国内外关于电机内电磁场、流体场、温度场以及多耦合场研究的相关文献,论述了本研究课题的发展状况,指出在以往的研究中的不足之处,明确本论文的研究目的、研究意义以及研究内容。 基于电磁场基本理论,找出发电机定子股线涡流损耗系数与股线结构尺寸的数值关系,指出并分析了定子股线特别是异结构股线涡流损耗沿定子径向高度的变化规律,对定子主绝缘厚度变化而导致的股线宽度变化情况下的股线涡流损耗的分布特性进行研究,提出主绝缘减薄即股线结构优化的理论方法。同时建立了发电机二维涡流电磁场的求解模型,通过数值计算揭示了定子铁耗沿径向高度的分布规律,改变了在以往的计算中假设铁耗在定子齿部和轭部平均的不准确做法。从损耗的角度保证了定子内部流体场以及温度场计算的准确性。 提出电机内绕流性物体的概念,采用有限体积元法对单路通风方式下的大型发电机定子径向通风沟内具有绕流性物体的不可压缩粘性紊流流体场进行了数值计算,并对通风沟内有无绕流性物体的流体流动特性进行了比较,揭示了流体流速沿定子径向以及周向的分布特性,同时对管道内的流体流动进行了求解并将计算结果与实验结果进行了比较。解决了径向通风沟内散热系数难以确定的问题。 分别采用流体场与温度场直接耦合以及间接耦合的手段对发电机定子传热特性进行数值研究,对径向通风沟内流体流动特性变化对定子温度场的影响进行数值分析,并且对通风沟内的流体流速、流体温度、表面散热系数以及定子温度的空间分布规律进行了研究,明确电机定子复杂结构内多场耦合的数值关系。根据定子采用异结构股线的发电机温度以及主绝缘温降的分布特性,给出对发电机定子线棒股线进行异构化的设计方法。 基于耦合场原理,对大型发电机定子主绝缘结构形变下定子内部的传热特性进行分析,从电磁损耗、流体流动以及传热等多重角度证明对定子股线结构进行优化的可行性。此外,对定子排间绝缘的导热系数变化以及排间绝缘的部分结构老化情况下定子温度分布特性进行数值研究,明确排间绝缘对定子温度对称性的影响状况。 通过本课题的研究可以使相应的研究更加详细和深入,不仅可以提高大型发电机物理场的计算精度,而且可以拓宽电机内耦合场研究的范畴,同时采用科学的股线结构和通风结构,在降低电机内损耗的同时,改善大型发电机的通风效果,可以有效地降低大型发电机的事故率,提升大型发电机的出力性能,提高大型发电机的运行可靠性和安全性。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM31

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘丽红;;永磁交流伺服电动机温度场计算及冷却系统改进研究[J];微电机;2012年01期
2 孙玉昕;赵旭峰;吴波;;同心圆柱体间旋转气隙内对流换热的数值模拟研究[J];武汉纺织大学学报;2012年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吴胜男;100kW混合励磁风力发电机设计及电抗参数计算[D];沈阳工业大学;2011年
2 鄢鸿羽;中型高压异步电机流体流动与传热计算分析[D];哈尔滨理工大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
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3 袁建生;李军;左鹏;宋向前;;不同截面形状轨道的电磁炮电流分布特性分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
4 罗应立;张健;卢伟甫;付媛;;永磁电动机动态特性及抗退磁能力有限元分析与实验研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
5 栾卫涛;李永安;;空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
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7 王沣浩;颜亮;冯琛琛;王新轲;;地源热泵岩土热响应测试影响因素分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
8 陈爱强;杨昭;尹海蛟;张娜;;长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
9 崔帅;吴学红;苟秋平;吕彦力;朱兴旺;;球突翅片的传热与流动特性及等效热阻数值分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
10 苟秋平;吴学红;吕彦力;朱兴旺;;半球突开缝翅片的优化设计及性能评价[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
5 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
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9 杨建国;电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究[D];浙江大学;2010年
10 胡军强;气动—柴油混合动力发动机工作过程研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱会启;煤与瓦斯突出冲击波实验研究[D];河南理工大学;2010年
2 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 丁铜伟;强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨文强;孔群喷注噪声理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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9 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 杨青松;中小型LNG船C型独立液货舱支座设计研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 张宝强;基于有限元方法的永磁同步电动机等效电路参数计算[D];沈阳工业大学;2008年
8 王凌宇;海洋浮子式波浪发电装置结构设计及试验研究[D];大连理工大学;2008年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 姜婷婷;多极少槽永磁同步电机的电抗参数计算与研究[D];沈阳工业大学;2012年
2 李亚洲;永磁同步电机电抗参数的研究[D];山东大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 李德基,白亚民,王绍禹;绝缘老化对定子温升的影响[J];大电机技术;1988年06期
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【相似文献】
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1 杨松;柳长江;;基于fluent的大中型永磁电机端部流场和温度场计算[J];船电技术;2009年10期
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7 黄欣;史文晶;施建伟;上官文峰;;TiO_2/Mn-ZSM-5上光催化臭氧耦合降解乙醛气体[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
8 吴琼;王暖让;王勇;高连山;冯克明;;低损耗超导谐振腔的仿真设计和实验研究[A];2009全国时间频率学术会议论文集[C];2009年
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10 陈龙;蔡晓红;郭陆山;刘秀芬;李巍;;大跨度桥梁的风致振动问题[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(1)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 祝杰 张永 魏向阳;耦合:防洪调度显威力[N];黄河报;2005年
2 朱新法 李扬;需要激情与制度的耦合[N];新华日报;2005年
3 王甲佳;从“一刀准”看业务耦合[N];中国计算机报;2008年
4 田良才 牛天堂 马晓凤;农牧耦合:山西农业可持续发展之路[N];山西日报;2006年
5 深圳 唐仕龙;TCL GM21机芯液晶平板电视原理与维修(二)[N];电子报;2008年
6 方政军 郭清君;物权法与新制度经济学耦合的力作[N];湖北日报;2004年
7 农新;让优质牧草和高产奶牛真正地耦合[N];中国畜牧兽医报;2006年
8 本报记者 徐新军;“数字防汛”的魅力展示[N];黄河报;2006年
9 ;让优质牧草和高产奶牛真正地耦合[N];科技日报;2005年
10 记者 刘岚 通讯员 张荣刚 陶新;黄河流域暴雨中尺度数值预报模式汛期试运行稳定[N];黄河报;2008年
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1 丁树业;大型发电机定子复杂结构内流体流动与传热特性的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
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3 唐玉峰;平板通道内螺旋纤肋强化传热机理及传热特性研究[D];山东大学;2012年
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6 李向前;墙体非稳态传热计算方法适应性及地下结构传热特性分析与研究[D];湖南大学;2011年
7 张勇;可约并联机构设计理论与方法研究[D];燕山大学;2006年
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10 王珺;含湿热的耦合粘弹性本构、断裂及应用[D];西南交通大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 管春伟;隐极同步发电机定子温度场计算与分析[D];哈尔滨理工大学;2009年
2 李姮;多孔介质预混燃烧中的气固温度分布及传热特性研究[D];浙江大学;2006年
3 吴国洪;鳍片管传热特性的数值模拟与分析[D];浙江工业大学;2007年
4 郭艳菊;波长为1.3μm的高速光发射模块[D];河北工业大学;2005年
5 郑威;小型轴向槽道热管制备工艺研究及实验性能分析[D];山东大学;2007年
6 张玉强;介观体系中的量子效应[D];贵州大学;2008年
7 庞毅;溢流混凝土面板堆石坝的结构特性研究[D];新疆农业大学;2005年
8 马宏路;声光调Q Nd:YAG脉冲激光修整青铜金刚石砂轮及磨粒变质层分析[D];湖南大学;2005年
9 袁飞;用面向对象方法实现三维弹性体的有限元与边界元耦合分析[D];重庆大学;2005年
10 漆波;百叶窗翅片式散热器内对流—导热耦合传热的数值模拟[D];重庆大学;2005年
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