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汽轮发电机端部电磁—温度耦合场的研究及其数值分析

夏海霞  
【摘要】: 本文针对1000兆瓦特大容量汽轮发电机端部结构件的温升问题,对汽轮发电机端部涡流场、端部结构件的涡流损耗及其三维温度场问题进行了系统深入的研究,其主要研究工作与成果如下: 以从西门子公司引进的THDF125/67型百万千瓦级大容量汽轮发电机为研究对象,建立其端部准三维行波涡流场的数学模型及其等价变分问题,采用动态矢量位A和动态标量位φ为求解变量,通过有限元离散形成伽辽金计算模式的有限元方程组,并采用Visual Fortran语言编写了该准三维行波涡流场的有限元分析软件。文中通过将行波涡流场分析所得的涡流损耗作为热载荷,施加边界条件,对端部压圈结构件的三维温度场进行了有限元数值分析。额定短路运行工况下仿真研究结果与实测值相印证,确立了本文构造的方法与所编制的计算软件的工程应用价值。 运用本文构造的上述方法,系统地研究了该特大容量发电机在其它典型运行工况(空载、额定负载、额定容量进相运行等)下端部的涡流-温度耦合场,为相应的工程设计与运行提供了理论分析的判据。 本文根据汽轮发电机工程分析的实际需要,还进一步构造了全三维的涡流—温度耦合场的有限元分析方法,该方法由相应基准问题的分析得到验证。同时,作者运用有限元分析软件ANSYS与其它CAA、CAD软件包括自编Fortran计算程序等软件的二次开发技术,建立了发电机端部的实体模型;从而本文首次完成了空载运行工况下端部全三维涡流—温度耦合场数值分析,其数值分析结果与行波涡流—温度耦合场的分析结果相应,同样为汽轮发电机端部结构件温升问题的研究提供了又一种可供工程实用的分析方法。


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