大電流母排三維渦流場-溫度場耦合分析

建立三相母排計算模型,用3種方法分析所得磁場分布曲線基本一致。在對于計算精度要求不高時,可以采用比較簡單的解析方法。對誤差要求較小時,必須考慮大電流的集膚效應(yīng),采用模擬電流法相對更為準(zhǔn)確。

使用直接建模的方法構(gòu)建變壓器幾何模型,采用ansyscfx軟件對其溫度場和流場進行數(shù)值模擬,得到一組可供參考的計算機實驗結(jié)果。并展示了用該軟件進行仿真的方法和效果,為變壓器過熱故障研究奠定了基礎(chǔ)。

母排工作狀況對整個配電系統(tǒng)的運行起著決定性的作用。針對配電房普遍使用的平板型空氣絕緣母排結(jié)構(gòu),根據(jù)母排實際尺寸、位置等參數(shù)構(gòu)建其工頻磁場分布的計算模型。采用基于時域有限元的方法研究了矩形大電流母排滿足的二維(2d)、三維(3d)渦流場問題。分析其磁感應(yīng)強度變化,并與圓管型母排進行了比較,通過仿真驗證,矩形母排磁感應(yīng)強度與實測數(shù)據(jù)的最大誤差小于5.79%,而圓管型母排磁感應(yīng)強度與實測數(shù)據(jù)的誤差較大。重點研究了不同工作電流對電磁力、磁場能量及功率損耗的影響。結(jié)果顯示隨電流增大,磁場能量、電磁力及功率損耗均呈增加趨勢。當(dāng)電流為2400a時,其三維渦流場的功率損耗高達114.462w/m。

排管敷設(shè)電纜群溫度場是一個傳導(dǎo)、對流和輻射3種傳熱方式的耦合過程,電纜群溫度場和載流量計算必須考慮排管內(nèi)部的空氣自然對流和輻射傳熱。為此,基于傳熱學(xué)的基本原理,建立了10kv地下排管敷設(shè)電纜本體溫度場域和電纜整體溫度場域的有限元計算模型。采用有限元與流函數(shù)-渦量法相結(jié)合的方法,實現(xiàn)了傳導(dǎo)、自然對流和輻射3種傳熱方式的流固耦合計算。借助于有限元分析軟件ansys,得到含有內(nèi)部空氣對流和輻射的分散式排管敷設(shè)電纜群溫度場分布。利用有限元和流函數(shù)-渦量法計算,克服了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和文獻中根據(jù)經(jīng)驗公式計算空氣層熱阻而引起的誤差及不足,提高了計算精度。

人工凍結(jié)法是一種經(jīng)濟可靠的隧道聯(lián)絡(luò)通道開挖方法。凍結(jié)壁厚度是否達到設(shè)計要求是安全施工的重要保證?？紤]實際施工過程中凍結(jié)管偏斜布置的情況,利用三維有限元方法對上海復(fù)興東路越江隧道聯(lián)絡(luò)通道進行溫度場模擬。針對凍結(jié)壁最薄弱的地方,分別在凍結(jié)壁底部、中部和頂部建立路徑,并繪制每條路徑不同時間點的溫度分布曲線,最后分別分析了鹽水溫度、導(dǎo)熱系數(shù)、焓三個因素對溫度場分布的影響,得出有意義的結(jié)論,對聯(lián)絡(luò)通道安全施工有重要參考價值。

人工凍結(jié)法是一種經(jīng)濟可靠的隧道聯(lián)絡(luò)通道開挖方法.在凍結(jié)法施工過程中,凍結(jié)壁厚度是否達到設(shè)計要求是安全施工的重要保證.該文考慮了實際施工過程中凍結(jié)管偏斜布置的情況,利用三維有限元方法對上海復(fù)興東路越江隧道聯(lián)絡(luò)通道進行溫度場模擬.針對單排凍結(jié)管和雙排凍結(jié)管,分別在凍結(jié)壁底部、中部和頂部建立路徑,繪制每條路徑的溫度分布曲線,查看不同路徑處凍結(jié)壁厚度及其隨時間發(fā)展變化情況,得出有意義的結(jié)論,對聯(lián)絡(luò)通道安全施工有重要參考價值.

研究了水管冷卻混凝土結(jié)構(gòu)溫度場的三維仿真計算方法,并將子結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用到溫度場的計算中,算例表明,該方法對于含有大量冷卻水管混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場精確求解問題是可行和有效的。

人工凍結(jié)施工技術(shù)是軟土中地鐵隧道開挖的一種經(jīng)濟可靠的方法,在上海地區(qū)得到了多次成功應(yīng)用.然而,由于計算理論的不完善,也出現(xiàn)過諸如“上海地鐵四號線透水”的重大工程事故.在凍結(jié)法施工過程中,如何控制凍結(jié)壁的厚度是一個非常重要的環(huán)節(jié).考慮了凍結(jié)管偏斜布置的情況,利用有限元方法對上海市復(fù)興東路隧道聯(lián)絡(luò)通道進行了三維溫度場模擬.此外,還分析了冷媒溫度、凍結(jié)時間和凍結(jié)壁厚度的關(guān)系.論文的成果可供同類工程參考.

盾構(gòu)出洞水平凍結(jié)解凍溫度場三維有限元分析——為揭示人工凍土解凍規(guī)律，對某地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)出洞水平凍結(jié)工程融化溫度場進行了三維數(shù)值模擬分析，并研究了土體導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、含水率和環(huán)境溫度等因素變化對人工凍土融化溫度場的影響。計算結(jié)果表明：凍結(jié)帷...

分析某船用發(fā)電柴油機排氣閥的工作環(huán)境及失效機理,建立柴油機排氣閥的傳熱邊界條件,結(jié)合ansys有限元分析軟件,得出了排氣門工作時的穩(wěn)態(tài)溫度場分布,為相關(guān)故障診斷提供參考依據(jù)。

采用等參元有限元法,對sf_6、220kv電流互感器內(nèi)部三維溫度場進行了數(shù)值計算.在三維溫度場的計算中,采用等參坐標(biāo)變換、自動剖分等手段,給出了一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中三維溫度場的計算方法.確定了互感器內(nèi)部最高溫度,為sf_6互感器內(nèi)部絕緣溫升設(shè)計提供了重要的溫度場數(shù)據(jù).

針對用解析法計算母線溫升時存在的一些問題,筆者討論了基于磁場-流場-熱場耦合有限元分析的母線溫升計算方法。首先計算母線的磁場和導(dǎo)體渦流分布,得到焦耳熱源;然后基于流場-熱場耦合的共軛傳熱模型,將前面計算得到的焦耳熱加載為熱源,進行溫度場分析和溫升計算。比較12500a大電流離相封閉母線的計算溫升與該產(chǎn)品型式試驗結(jié)果,誤差小于2℃。該計算方法對于封閉母線的產(chǎn)品設(shè)計人員具有一定參考意義。

空調(diào)鐵路客車室內(nèi)空氣湍流場、溫度場的研究是空調(diào)客車室內(nèi)氣流組織設(shè)計及車室內(nèi)舒適環(huán)境評價與研究的基礎(chǔ),本文采用k—ε湍流模型,固體區(qū)域應(yīng)用區(qū)域擴充方法,對空調(diào)客車室內(nèi)三維空氣流場與溫度場分布進行了數(shù)值模擬研究,為空調(diào)客車室內(nèi)舒適環(huán)境的優(yōu)化研究提供了依據(jù)。

考慮沿管道軸向預(yù)熱介質(zhì)溫降對土壤溫度變化的影響,建立了有限區(qū)域內(nèi)熱油管道預(yù)熱過程的三維非穩(wěn)定耦合數(shù)學(xué)模型和邊界條件,借助phoenics軟件對數(shù)學(xué)模型進行了求解,模擬結(jié)果與工程現(xiàn)象吻合較好。證明了利用phoenics軟件完全能夠?qū)囟葓鲎兓?guī)律進行研究。

本文利用火焰圖像探測器和相應(yīng)的計算機組成的溫度場可視化系統(tǒng),在熱氣機上進行了燃燒室內(nèi)三維溫度場可視化研究。圖像采集系統(tǒng)首先在黑體爐上進行了標(biāo)定,標(biāo)定后系統(tǒng)的最大溫度測量誤差小于5%.現(xiàn)場檢測實驗結(jié)果表明,高功率下燃燒室內(nèi)最高溫度為2316k,平均溫度1598k;低功率下最高溫度為2202k,平均溫度1437k;三維溫度場檢測溫度隨熱氣機功率的變化趨勢與熱電偶所測結(jié)果隨功率變化趨勢相一致。

導(dǎo)體溫度是電力電纜載流量幅值變化的最直接特征量,電纜表面溫度和線芯溫度是反應(yīng)電纜運行情況的重要參量。在簡化內(nèi)熱源的基礎(chǔ)上,建立單芯交聯(lián)聚乙烯電力電纜的傳熱模型;通過研究穩(wěn)態(tài)時電纜溫度場分布,分析溫度參量之間的關(guān)系和影響載流量的因素;基于這個傳熱模型,優(yōu)化影響因素,對提高電纜安全運行的可靠性和載流量最優(yōu)化配置有重要的指導(dǎo)意義。

深井多圈管凍結(jié)消耗大量冷量,為了節(jié)約運行費用,可采用局部保溫技術(shù)。針對已有三圈管凍結(jié)設(shè)計方案,采用數(shù)值計算方法,首次研究了外圈管采用不同的局部保溫方案時凍結(jié)溫度場的發(fā)展規(guī)律,按照凍結(jié)管布置方式將溫度場劃分為4個環(huán)形條帶區(qū),獲得了各環(huán)形條帶溫度場受外圈管保溫的影響規(guī)律,所得結(jié)果具有廣泛的應(yīng)用性,為深井凍結(jié)時是否采用保溫以及采用何種保溫方案提供了理論依據(jù),具有重大的工程應(yīng)用價值。

提出閥門閥體有限元建模的有效方法;采用結(jié)構(gòu)分析有限元方法,對國產(chǎn)125mw汽輪機主蒸汽調(diào)節(jié)閥閥體冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)啟停工況的溫度場、熱應(yīng)力場、機械應(yīng)力場、綜合應(yīng)力場進行了分析計算,得出了關(guān)鍵點在冷態(tài)啟停工況詳細的溫度場及其對應(yīng)的熱應(yīng)力場的變化規(guī)律,并給出了閥體在機組溫態(tài)、熱態(tài)啟停工況下的應(yīng)力場的計算結(jié)果;估算了各態(tài)啟動的閥體壽命損耗

為深入理解和分析高溫高壓工況條件下某主冷卻劑泵性能,采用計算流體力學(xué)方法(cfd)對其內(nèi)部復(fù)雜的三維流場進行了數(shù)值模擬與分析.建立了某主冷卻劑泵各部件幾何模型,并對其進行網(wǎng)格劃分.通過求解rans方程對主冷卻劑泵內(nèi)部三維流場進行數(shù)值求解,湍流流動采用sst模型進行模擬.計算得到該泵在高、低設(shè)計轉(zhuǎn)速時的揚程、功率和效率等性能參數(shù).計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)相比較,誤差在4%以內(nèi).分析表明采用cfd方法模擬結(jié)構(gòu)復(fù)雜的主冷卻劑泵內(nèi)部流動是可行的.

地下排管敷設(shè)已經(jīng)成為電纜敷設(shè)的主要形式,準(zhǔn)確計算地下排管敷設(shè)電纜群的暫態(tài)溫度場和短時載流量對合理調(diào)配電纜線路短時負荷具有重要的意義。為此,利用有限差分法將地下排管敷設(shè)電纜群暫態(tài)溫度場計算過程分為離散的時間步,在每一個時間步內(nèi),利用有限元法計算地下排管敷設(shè)電纜群的溫度場分布,最后給出了整個時間域內(nèi)地下排管敷設(shè)電纜群的溫度變化過程和最終暫態(tài)溫度場分布,在此基礎(chǔ)上,利用迭代法計算不超過絕緣短時耐受溫度極限的地下排管敷設(shè)電纜群的短時載流量。利用地下穿管的發(fā)熱管試驗和仿真來模擬地下排管敷設(shè)電纜,試驗結(jié)果與仿真計算結(jié)果基本相符,證明了利用有限差分法和有限元法計算地下排管敷設(shè)電纜群暫態(tài)溫度場和短時載流量具有較高的精度,為工程實際提供了一種新的短時載流量計算方法。

第17卷第4期 2005年8月 　　　　　　　　　 　　　　鋼鐵研究學(xué)報 　　　journalofironandsteelresearch vol.17,no.4 　aug.2005 基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(59995440) 作者簡介:謝海波(19722),男,博士生;　　e2mail:hbxie@126.com;　　修訂日期:2004209207 層流冷卻過程中帶鋼溫度場數(shù)值模擬 謝海波,　徐旭東,　劉相華,　王國棟 (東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室,遼寧沈陽110004) 摘　要:分析了帶鋼層流冷卻過程中的傳熱,并利用有限元法對層流冷卻過程中帶鋼溫度場進行了模擬計算。結(jié) 果表明:隨著軋件厚度的減薄,在帶鋼厚度方向上的溫差逐漸減小;冷卻速度不同時,帶

運用大型有限元分析軟件ansys耦合研究無隔板鎂電解槽三維電熱場,建立數(shù)學(xué)模型,分析邊界條件,得到電解槽的電勢和溫度分布。以120ka無隔板鎂電解槽為例,建立1/2全槽三維電熱耦合模型,進行實例電熱耦合分析,并與一維計算方法進行比較,探討了陽極頭溫度、陽極斷面電流密度和電解質(zhì)壓降的準(zhǔn)確性。