本文關(guān)鍵詞：面向兆瓦級(jí)風(fēng)電變流器液冷冷板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及仿真

  更多相關(guān)文章： 風(fēng)電變流器 液冷冷板 散熱 流道結(jié)構(gòu) 仿真分析

【摘要】：隨著風(fēng)電變流器技術(shù)在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展,風(fēng)電變流器的功率等級(jí)也相應(yīng)得到很大的提高。風(fēng)電變流器功率等級(jí)的提高會(huì)引起變流器內(nèi)IGBT模塊的溫升,這將直接威脅到風(fēng)電變流器工作的穩(wěn)定性。特別是針對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)電變流器發(fā)熱量很大的功率器件,采取合理有效的散熱方式極為重要。首先,本文針對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)電變流器散熱問題,分析了多種散熱方式,提出了液冷冷板散熱。按照液冷冷板設(shè)計(jì)的相關(guān)理論和傳熱機(jī)理,對(duì)兩種傳統(tǒng)冷板流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),設(shè)計(jì)了四種新型冷板流道結(jié)構(gòu):加肋片的S型、中間入口的S型和兩種肋片順排的S型流道。其次,通過流體力學(xué)相關(guān)理論,對(duì)不同流道結(jié)構(gòu)的沿程阻力和局部阻力進(jìn)行了分析,建立沿程損失和局部損失的數(shù)學(xué)方程。利用CFD對(duì)六種流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓力損失的仿真分析,獲得流道內(nèi)速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的的分布,并將理論值與仿真值作分析比較。再次,根據(jù)傳熱學(xué)相關(guān)原理,建立冷板內(nèi)部對(duì)流換熱的數(shù)學(xué)方程,利用ICEPAK軟件對(duì)六種流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)流換熱的仿真分析,得到冷板和IGBT模塊的溫度分布。對(duì)六種流道結(jié)構(gòu)的綜合性能作對(duì)比分析,結(jié)果表明:在相同的入口流速和入口水溫下,加肋片的S型和肋片順排的S型流道(結(jié)構(gòu)一)換熱性能最好,兩者溫度基本持平,但后者壓損大于前者;中間入口的S型流道溫度相對(duì)較高,但壓損最小;對(duì)比分析可知,加肋片的S型流道結(jié)構(gòu)綜合性能最好。最后,搭建冷板試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)冷板進(jìn)行流動(dòng)性能和對(duì)流換熱性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證本文仿真結(jié)果的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電變流器 液冷冷板 散熱 流道結(jié)構(gòu) 仿真分析
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 風(fēng)電變流器散熱研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3.1 冷板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 冷板流道內(nèi)流體流動(dòng)性的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.3 冷卻液的研究現(xiàn)狀16
• 1.4 課題來源和研究意義16-17
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)17-18
• 1.5.1 主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.5.2 論文的結(jié)構(gòu)17-18
• 1.6 本章小結(jié)18-19
• 第二章 液冷冷板流道結(jié)構(gòu)的構(gòu)建19-26
• 2.1 液冷冷板散熱簡(jiǎn)介19
• 2.2 液冷冷板換熱性能影響因素19-20
• 2.3 典型冷板內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)介紹20-22
• 2.3.1 并聯(lián)結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3.2 串聯(lián)結(jié)構(gòu)21
• 2.3.3 順排與叉排肋片結(jié)構(gòu)21-22
• 2.4 傳統(tǒng)流道結(jié)構(gòu)的構(gòu)建22-23
• 2.5 新型流道結(jié)構(gòu)的構(gòu)建23-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 液冷冷板壓力損失的仿真分析26-43
• 3.1 流體力學(xué)基礎(chǔ)26-27
• 3.1.1 流體力學(xué)簡(jiǎn)介26
• 3.1.2 三大控制方程26-27
• 3.2 壓力損失的理論分析與計(jì)算27-35
• 3.2.1 流動(dòng)阻力與壓力損失27-28
• 3.2.2 沿程損失系數(shù)與局部損失系數(shù)的確定28-29
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)的分析與損失系數(shù)的設(shè)定29-32
• 3.2.4 壓力損失的計(jì)算32-35
• 3.3 壓力損失的仿真分析35-42
• 3.3.1 CFD和Fluent軟件介紹35
• 3.3.2 邊界條件和求解器的設(shè)置35-36
• 3.3.3 仿真結(jié)果分析36-42
• 3.4 減小阻力的損失的方法42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 液冷冷板對(duì)流換熱性能的仿真分析43-67
• 4.1 三種傳熱方式介紹43-44
• 4.1.1 熱傳導(dǎo)43
• 4.1.2 熱對(duì)流43-44
• 4.1.3 熱輻射44
• 4.2 對(duì)流換熱的理論分析與計(jì)算44-50
• 4.2.1 對(duì)流換熱問題的研究方法44-45
• 4.2.2 內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流換熱問題的計(jì)算方法45-47
• 4.2.3 換熱性能的理論計(jì)算47-50
• 4.3 冷板流道數(shù)值計(jì)算50-54
• 4.3.1 ICEPAK軟件介紹50-51
• 4.3.2 物理模型51
• 4.3.3 網(wǎng)格模型51-53
• 4.3.4 邊界條件和后處理設(shè)置53-54
• 4.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)構(gòu)分析54-66
• 4.4.1 并聯(lián)流道結(jié)構(gòu)和串聯(lián)S型流道結(jié)構(gòu)54-56
• 4.4.2 加肋片的的S型流道和中間入口的S型流道56-58
• 4.4.3 兩種肋片順排的S型流道58-60
• 4.4.4 兩種傳統(tǒng)流道和四中新型流道綜合性能的分析比較60-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 液冷冷板結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究67-75
• 5.1 冷板實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)67-70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果70-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75
• 6.2 工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82

【相似文獻(xiàn)】

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