变电站绝缘子干冰清洗方形喷嘴流场模拟研究-论文.pdf

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1、变电站绝缘子干《清洗方形喷嘴流场模拟研究刘世念，马存仁，苏伟，魏增福(广东电网公司电力科学研究院，广东广州510080)摘要：喷嘴足十冰清洗系统中的关键部件之一．喷嘴结构及气流超音速自由喷流流场对清洗效果有很大的影响，通过F1uent软件，针对不同尺寸的喷嘴结构建立模型及进行仿真处理，模拟研究得到了方形喷嘴lJJ部气体和唢⋯喷嘴气体的压力场及速度场。研究结果表明：气体射流在喷嘴出口处的压力远大于大气压．气体喷嘴⋯1]处产了欠膨胀超音速气流，同时气体射流在周围环境中发生_r激波现象。增加喷嘴尺寸．C休日t流环境lI1的速度衰减变缓．激波传输距离有所增加．从而使气体射流的稳定性降低因此

2、．在需要挺I■清洗效果、增打l1清洗面积时．町适当选用大尺寸的喷嘴、关键词：f：冰清洗；啖嘴；计算流体动力学：流场模拟中图分类号：TM216；O368文献标志码：A文章编号：1004—9649(2014)06—0075．050引言到1r不同寸喷嘴特性．分忻r喷嘴'r埘气体速度神1流场特性的影响．为优化喷嘴结构参数捉f冰清洗彳清洗效果好．不使JtJ水和化学供卡H天依据币ll技术手段试刑．刈。人体无。．环及不损害被清洗表而等特点．．JI土力I、I、汽1制造、、食f{^加一r和化1喷嘴流场模型建立与模拟过程学l：业等领域彳r广‘阔的应川fj仃景I-一21存电力行、l，如变器带倚消洗、发电

3、机转子和I定子无小文利川CFD模拟软：FIueI11．计锋选川，c—拟清洗、水轮机转子和定子尤磨损清洗、变电s紊流模刑进行求解为汁3方他．对模，做『』ll站祠II乜十1带负衙清洗以及汽轮机透平等设备的下简化I5J：洗，都可采川冰清洗的方式特别是对丁变(1)模模拟没定气体为湍流流体：I站绝缘千的清．卜冰清洗的方式棚比其他清(2)喷嘴内部气体为想可J缩流休．满址洗力‘式n仃很大优势．将有很好发展问．I冰绝热流动方程：清洗所J{】【】必嘴足I：冰清洗的关键部件。其结构雨1(3)喷嘴内、外邮fj=c=域视为轴对称结构形式、类J对气体射流速度、气体流场分布及口状态小次模拟建立的i维求解模婀如

4、l所，Jj．仃很大影响．此喷嘴结构对十冰清洗效果起考虑到射流流场的对称性．采川_rl，I_j分之一对称符决定的作川，研究喷嘴结构及其特性对捉i岛模型卜冰清洗效率彳『要意义喷射流体为理想可压缩宅气．入门边界为日前I：冰清洗使川的喷嘴主要有方形、收缩彤及二次进风史里唢嘴等类方‘彤喷嘴其内迎进为等饿而．然掺混的清洗颗村存喷嘴}大】部流动时能损火大、喷嘴磨损快．但『f1于其价格便Il：、操作他川，J‘便，在干冰清洗系统巾仍然广泛使川小义刈‘陔类的喷嘴进行了流动模拟研究，r喷嘴i维模．通过CFD模拟软件进行r数价模拟【，．研究r空气通过喷嘴喷射时内图1三维求解模型外部气休流场的详细分情况、通

5、过仿真结果得Fig．1Three‘dimensionalsolvingmodel收稿日期：2014．03—03作者简介：刘世念(197l一)，男，广东大埔人，硕十，高级_l程师，从事电力化学技术的研究干¨管理f：f1E—mail：gz—liusn@163．corn75中国电力第47卷i3十e∞+e∞+9e∞+5；je+5e：4；兮+e4●+e∞49+e+4；e+4力人口．人L1压力为0．5MPa．初始压力设置为压力／Pa0．3MPam口边界为压力口．1叶J口压力为大气压喷嘴横截面为长方形，宽度分别为4mm、5Inm、6l

6、IIll，高度分别为25111m、35111111、50n1

7、m喷嘴K度为lO0nln1．以喷嘴口为原．模拟计￡『-：●●：●●算的气体喷}}l距离为200mn1r’曩Fluent软件·fI内嵌的主要湍流模包括标准K一￡模型、RNGK—s模型、带旋流修正的ZLxyRealizabk—s模型、雷诺应力模型(RSM)以及大涡模(LES)等．其中，c一占模型应用最广‘泛．而图3喷口宽度4mm截面的压力分布图且理论和验证都有充分的支持标准，(一s模型是Fig．3PressuredistributionofthelongitudinaIseCtion针对湍流发展非常充分的情况下建立和使用的．withthenozzlewidthof4mmRNG模型对瞬变

8、流和流线弯曲的影响能作}H更好膨胀波向下游发展时．经flIm表if{『反射成为斜激的反应．适合对喷嘴内部流场的研究16—71对本研波，造成压力升高：由于这-域的压力义明究的喷嘴结构采用改进的RNGK—模型Fluent高于背压，造成进一步膨胀．最复第一步的过程．LfJ甚于压力和基于密度的两种求解器．基于密依次向前发展．【六l此存喷符口下游沿轴线处会度的求解器更合适直接求解瞬态N—S方程．将稳产生压力高低交替分布的现象沦L．这一过态问题转化为时问推进的瞬态问题．Eh给定的