孟群曜 芦俊杰 王佳辉 高宇辰 刘永露

摘  要：风流过一个通有电流的导体线圈，线圈的温度会降低。利用CFD计算技术，对由风速、线圈材料、线圈热功率等参数引起的温度变化进行了研究。在风速为1 m·s-1～50 m·s-1范围内，采用标准k-ε湍流模型，对通电线圈周围的热流场进行了数值模拟。结果表明：随着风速增大，线圈温度降低;随着线圈产热功率增加，线圈温度随之升高;线圈尺寸增大，温度升高;线圈材质对线圈温度没有影响。

关键词：风速;载流线圈;CFD

中图分类号：TJ206      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）02-0135-04

Abstract：When air flows through a conductor coil with current，the temperature of the coil will decrease. The temperature changes caused by the following parameters，such as wind speed，coil material，coil thermal power etc are studied by using CFD calculation technology. In the wind speed range of 1 m·s-1～50 m·s-1，the standard k-ε turbulence model is used to make numerical simulation on the heat flow field around the current coil. The results show that the coil temperature decreases with the increase of wind speed，the coil temperature increases with the increase of coil thermogenic power，the coil temperature increases with the increase of coil size，and the coil material does not affect the coil temperature.

Keywords：wind speed;current-carrying coil;CFD

0  引  言

热线风速仪由于检测元件小，热惯性小，灵敏度及空间分辨力高，对流态干扰小，能用于测量动态随机变量，是目前分析流体内部时空变化方面最为合适的量测仪器之一[1]。King提出了无限长线和流体之间的热对流理论[2]促使热线探头技术发展。这一理论是开发一些测控仪器，如热线风速仪等仪器的基本原理。探究并明确风速对线圈温度影响规律是开发这些测控仪器和设备的必要前提。在热线风速仪的设计与应用中，最为棘手的问题是流体的湍流对仪器测量精度的影响[3]。本文利用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术，同时主要关注线圈的温度及周围传热情况，对湍流流体空气流经通电线圈这一过程进行模拟分析，为该过程提供了参考数据，有利于提高热线风速仪仪器的精度。CFD是近年来广泛应用的研究流体流动与传热的方法之一。国内外很多学者利用CFD相关理论知识[4，5]，对传热线圈进行了深入的研究和分析。……