董韶峰,张少锋,李荫堂,彭惠兰

(1.华北水利水电学院环境与市政工程学院,郑州 450011;2.河南省电力科学研究院,郑州 450052; 3.西安交通大学环境工程系,西安 710049;4.广州航海高等专科学校,广州 510330)

汽轮发电机定子冷却设备是发电机的主要辅助设备之一,其冷却效果是整个发电机安全、可靠运行的重要保障。在运行过程中冷却水系统因堵塞造成设备升温的事故时有发生,如果能够预测设备在各种条件下的温度分布,就可以在故障发生时及时做出准确的诊断,进行正确的事故处理。目前,相关的研究工作很多[1-2],本文主要讨论内热源和内孔堵塞对三维温度场的影响。

1 仿真模型

1.1 物理模型

整个冷却设备由三部分组成,图1是其横截面图,冷却水流经铜块内部孔洞,所有铜块均属有内热源发热元件,铜块外部由绝缘材料环氧粉云母包围。横截面纵向长约10 m。

对于图1给出的物理模型进行以下假设:忽略铜块之间的接触热阻,即认为整个铜块区是连续的;忽略铜块与云母间的接触热阻,即认为两者是紧密接触的;假定云母是各向同性的导热材料;假定各种材料的物性不随温度改变;忽略外部散热,即所有铜块产生的热量全部由冷却水带走。

图1 横截面实物图

考虑到问题的对称性,可以把上述物理模型的求解限定在图2所示的区域,该求解区域横截面总尺寸为91mm×26mm,内孔尺寸为2 mm× 5mm,内孔错列纵横中心间距分别为9mm和10 mm,绝缘层厚度为8 mm,总长为10 m。

图2 物理模型图

1.2 数学模型[3]

铜……