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船用发电机转子内部流场与温度场的数值模拟

熊正强  
【摘要】:随着造船业的发展对船用发电机的生产设计也提出了更高的要求,目前船用发电机是朝着大电机的方向发展。由于电机稳定运行时的温度场反应了电机运行的可靠性和安全性,是对电机制造材料选定的基本标准,随着电机容量的增大,船用发电机的散热冷却问题成为制约其向大容量小型化发展的瓶颈和电机设计人员重点关注对象。因此,针对船用发电机散热冷却问题的研究已显得十分重要。 本文以中船现代电机有限公司的某型船用发电机为例,选取该型船用发电机的转子及其冷却系统为研究对象进行数值模拟分析。文中首先根据中船现代电机有限公司提供的图纸建立了船用发电机整机的三维实体模型,同时根据该型船用发电机的运行与通风散热特点,对所选取的发电机转子及轴-径混合通风冷却风道建立计算区域与求解的数学模型。进一步依据计算流体力学理论,对轴-径混合通风冷却风道内的流场进行了数值模拟。在此基础之上,依据数值传热学理论对船用电机转子温度场与通风冷却风道内的流场与温度场进行了耦合数值模拟。 从数值模拟的结果中得到了:船用发电机转子内部冷却风道中压力最大区域的准确位置,以及压力分布在轴向上的不对称性;同时掌握了转子中各部件的温差范围,以及最高温度区域的准确位置和转子整体的温度变化趋势。 通过本课题的研究,获取了该型船用发电机转子冷却风道内部流体流动与传热的特征与规律,并得到了转子的温度分布情况,为船用发电机转子冷却风道结构的设计和优化提供了理论依据。


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