船用发电机转子耦合温度场的数值模拟.pdf

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1、第39卷第12期舰船科学技术Vol.39,No.122017年12月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.,2017船用发电机转子耦合温度场的数值模拟冯国增，姚寿广，熊正强，刘飞，董招生(江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏镇江212003)摘要:本文对某型船用发电机转子及流体的耦合温度场进行数值模拟，依据CFD（ComputationalFluidDy-namics）和数值传热学的基本原理，并结合该型船用发电机的结构特点，依次分别建立发电机转子耦合温度场的物理模型和数学模型，然后通过给定边界条件，选择RNGk-ε计算模型对该型发电机转子的温度场进行数值模拟。在稳定工

2、况下，得到发电机转子中流体域和固体域的温度场分布，并对该型船用的转子温度场进行分析，得到一些有用的结论，这些结论为发电机的设计与优化提供理论依据。关键词：船用发电机；转子；温度场；数值模拟中图分类号：TM31文献标识码：A文章编号：1672-7649(2017)12-0153-05doi：10.3404/j.issn.1672-7649.2017.12.032Couplednumericalsimulationoftemperaturefieldofmarinegenerator'srotorFENGGuo-zeng,YAOShou-guang,XIONGZheng-qiang,LIU

3、Fei,DONGZhao-sheng(SchoolofEnergyandPowerEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China)Abstract:Thecoupledtemperaturefieldofmarinegenerator’srotorandfluidwassimulatednumerically.BasedonthefundamentalofCFDandnumericalheattransfer,thephysicalandmathematicaltemperaturefi

4、eldmodelinthesolutiondo-mainofmarinegenerator’srotorarebuiltrespectivelyonthebasisofthestructuralfeaturesofmarinegenerator.RNGk-εmodelisusedtosimulatethetemperaturefieldofmarinegenerator’srotorsnumericallybythegivenboundaryconditionsinthedomain.Thetemperaturedistributionsoffluidpartandsolidparts

5、ofmarinegenerator’srotorsandfluidregionsareob-tainedundertheconditionofstablecondition.Thenthetemperaturedistributionsareanalyzed.Andsomeusefulconclusions,whichprovidethetheoreticalbasisfortheoptimizationanddesignofmarinegenerator,weregot.Keywords:marinegenerator；marinegeneratorrotor；temperature

6、field；numericalsimulation0引言机的3D有限元模型，考虑热源损耗对转子、定子阻值和温度分布的影响，模拟了电机在额定负载下的瞬态随着船用发电机技术的进步，其向着单机大容量温度场变化。丁树业等[5]根据共轭传热原理，建立了和小型化的趋势发展，发电机在工作时产生的能量损包含散热翅片与接线盒等结构部件的流动与传热的三耗增加，使得发电机内各部件的温度升高，直接影响维模型，在变频供电的情况下，对永磁同步驱动电机发电机的安全性和可靠性。转子作为船用发电机的高内各部件的温升及流动进行数值模拟。佟文明等[6]采速旋转的运动部件，目前还没有直接有效的方法来测用有限体积法对高速永磁电

7、机的流场与温度场进行耦量其内部的温度分布情况，而采用数值模拟技术是对转子内部的温度场进行数值分析的常用手段[1,2]。因此合计算，得到了电机内空气的流动特性和各部件的温发电机的温度场的数值模拟对该型船用发电机的设度分布。李东和等[7]基于CFD建立了电机热仿真模计、优化与安全运行有至关重要的指导意义。型，通过有限元软件仿真得到了额定工况下的电机内随着计算技术的发展，目前主要的数值模拟方法部温度分布规律。冯桂宏等[8]通过有限元方法进行了为有限元