非包封干式变压器气流分布的数值计算.pdf

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1、第51卷第3期变压器Vo1．51NO．32014年3月乃4March2014非包封干式变压器气流分布的数值计算王彦芳1、2，陆文红3齐金尧，王秀春(1．河北工业大学，天津300401；2．长城汽车股份有限公司，河北保定071000；3．国网上海电力公司嘉定供电公司，上海201800)摘要：对非包封干式变压器气道内的气流分布建立了数学模型，应用s1mpler算法，通过计算机语言编写程序，对气道内的气流分布进行了数值计算。关键词：非包封干式变压器；气流分布；数值计算中图分类号：TM402文献标识码：B文章编号：1

2、001—8425(2014)03—0006—03NumericaICalculationofDistributionofAirFlowinNOn—EncapSuIatedDry-TypeTransformerWANGYan-fang，LUWen-hong，QIJing-yao，WANGXiu-chun(HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300401，China)Abstract：Amathematicalmodel0fairflowdistributionintheairw

3、ayofnOn—encapsuIateddry-typetransformerisestablished．BasedoncompilingcomputerprocedurewithSire—pieralgorithm，theairflowdistributionintheairwayiscalculated．Keywords：Non-encapsulateddry-typetransformer；Airflowdistribution；Numericalcal—culation质的动力粘度是常数。通过该假设可

4、以简化整个计1引言算过程的复杂程度。饼式干式变压器绕组结构简图干式变压器是阻燃型变压器中主要且应用广泛见图1所示。的一种。它具有体积小、损耗低和安全可靠等优点，近年来发展十分迅速。本文中讨论的是非包封且绕组是饼式的干式变压器。干式变压器的冷却介质一般是空气，在气道内．空气沿气道上升，绕组把热量传递给空气，绕组温度降低，从而有效地降低变压器的运行温度。因此，气流分布是变压器温升计算的重要组成部分。本文中笔者针对干式变压器建立合理的数学模￡l一内气道宽；己厂外气道宽；￡3一绕组底部距入口距离；型，通过计算机语言编

5、程．对气道内的气流分布进行￡4一绕组顶部距出El距离；尺一绕组内径；尺2一绕组外径；数值计算。日一线饼高度；一水平气道高。图1绕组结构简图2非包封干式变压器绕组结构简图为提高计算效率，在分析中作了如下假设：假定3气流分布数值计算变压器绕组三相对称，且每一绕组沿轴向对称。这样3．1计算原理可以将三维的速度场分布简化为二维速度场来计应用Simpler算法，通过计算机语言编程来对算；本文中针对的冷却介质为空气，所以假定冷却介气道内的气流分布进行数值计算。Simpler算法的基第3期王彦芳、陆文红、齐金尧等：非包封干

6、式变压器气流分布的数值计算7本思想是：先给出压力场的猜测值(它可以是假设的3-3．2源项的处理或前一次计算所确定的)，由此求解动量方程得到速进行流动过程的数值计算时，能否正确地写出度场的猜测值．再求解由连续性方程导出的压力校各个速度分量的源项，并且能够对它进行合理的数正方程，从而得出压力的改进值，进而得到改进速值处理，是计算成败的一个关键问题。度，并得出这一迭代层上能满足连续性方程的解，然本文中研究的是二维圆柱轴对称坐标，其源项后用计算所得的新的速度值来改进动量离散方程的表达式为：系数，如此反复迭代，直到满足

7、精度要求为止。速度IX方向：S=03．2数学模型速度方向：5=一为便于编程，建立如下模型(见图2)。Y3．3．3离散方程(1)动量离散方程。西f；：0w+o0bas,=D~4(11)+[1一，0I]aw=D~A(I1)+【l一，0I]D(I1)+(I—Fn，0I]as=DA(}f)十[i—，o『]6=Lsc△V嘶啦『卜0n旷ns～JsV1．箭头指的是气流的大致流向：本文中研究的是二维圆柱轴对称坐标系，其各2．1-5、10～14指内外垂直气道的平均流速．计算公式如下。6～9指水平气道的平均流速。=(pu)eT／

8、ty；(pu)wTAy；图2绕组模型)，；=)Vax3．3计算方法；Dw=-；3．3．1网格划分Simpler算法中，关键是网格的划分。如果采用；常规网格，动量方程的离散形式无法检测出不合理建议用乘方格式，即：的压力场，为解决这一问题，可以采用交叉网格。A(IPI)=【IO，(1-0．1IPI)I]所谓交叉网格就是指把速度、及压力P分别(2)压力代数方程。存储与三套不同网格上的网格系统。其中速度IX