基于有限体积法的分体式冷却变压器热学三维仿真技术

变压器分体式冷却系统与常规冷却方式的散热器安装位置与安装方式均差别较大。由于分体式冷却系统的特殊性,在进行仿真模型研究时参数制定和模型搭建较复杂,目前对其进行热学仿真的研究较少,且仿真准确性难以验证,需要开展更加深入的仿真研究和试验比对工作。对改造的10 k V油浸式变压器进行分体式冷却方式下的模拟试验,基于模拟试验变压器及分体式冷却器的设置建立了变压器分体式冷却系统的三维流-固-热耦合仿真计算模型,采用有限体积法求解出变压器及分体式冷却器的温度场分布,得到分体式冷却器在不同布置方式下的绕组热点温度。将仿真计算结果与试验数据、IEEE导则计算结果进行比对,结果显示,仿真得到的绕组热点温升、顶层油温升的误差比IEEE导则计算结果的误差分别减小了16.6、15.15 K,验证了该仿真模型的准确性和工程实用性。分析显示,试验模型散热器中心高度增加2 m,热点温度降低了7.9 K;散热器与变压器水平距离缩短3.5 m,热点温度上升了4.1 K,从而获得了分体式冷却布置方式对变压器热点温度变化趋势的影响。

数控加工机床内冷刀具热传分析与结构优化

由于切削温度会直接影响工件表面的加工质量以及刀具的使用寿命,为提高切削的加工精度和延长刀具的使用寿命,采用正交试验的方法设计一种数控加工机床内冷刀具的传热性能试验方案。使用ANSYS热-流-固耦合进行数值模拟,分析内冷刀具刀片结构参数和工况参数对切削温度的影响;通过分析传热性能,对刀片结构参数进行优化。结果表明:在试验参数范围内,刀片出液孔径、支液孔径和散热元件个数对刀具切削温度均有影响,刀具切削温度会随着支液孔径和散热元件个数的增大呈迅速下降趋势;在其他边界条件均不变的情况下,优化后的刀具切削温度可降低至177.87℃,大幅延长了刀具的使用寿命并提高了加工精度。

CFETR ECRH系统发射天线的初步结构设计与分析

电子回旋共振加热(ECRH)是中国聚变工程实验堆(CFETR)实现科学目标必不可少的辅助加热和电流驱动方式。发射天线是电子回旋共振加热系统的核心部件之一。为获得等离子体最佳的电流驱动效率,从发射天线的总体方案、波束的传输、波束的汇聚与发射、中子屏蔽、维护方案等方面对ECRH系统顶部发射天线的初步结构进行了设计。ECCD发射天线通过多波束汇聚方式,在CFETR装置紧凑的顶部颈管内,实现了2组9波束微波功率注入至等离子体共振层。发射天线采用颈管插塞式结构设计,有利于中子屏蔽设计和遥操作维护。通过流-热-固耦合仿真分析,为天线发射镜设计了有效的主动冷却方案。本文的分析和设计,为ECRH发射天线进一步的详细工程设计奠定了基础。