本文關鍵詞：風力發(fā)電機組用空空冷卻器性能數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

  更多相關文章： 風力發(fā)電機組 板式換熱器 數(shù)值模擬 優(yōu)化設計

【摘要】：板式換熱器作為一種應用十分廣泛的換熱設備,具有占地面積小、傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、加工維修便利等特點,是生產(chǎn)工藝流程中的關鍵設備,也是節(jié)能減排,提高能源利用率的關鍵設備。風力發(fā)電是一種清潔、沒有污染的再生能源,世界各國都在大規(guī)模開發(fā)和利用風能進行發(fā)電,全球范圍內(nèi)被利用的可再生能源風力發(fā)電占了一半以上。板式換熱器能夠很好解決風能發(fā)電機組的散熱問題。但是,傳統(tǒng)風力發(fā)電機組采用管殼式換熱器散熱,且介質(zhì)大多采用水-氣形式,結(jié)構(gòu)復雜,水源和泄漏問題難以得到解決。鑒于此,本論文針對風力發(fā)電機組散熱問題,研究和設計一種空-空板式換熱器,運用solidworks軟件進行模擬仿真,驗證數(shù)據(jù)的合理性,并在此基礎上對板式換熱器尺寸進行優(yōu)化,主要工作如下：1.主要介紹了風能在能源方面的優(yōu)勢,并且介紹了風力發(fā)電機組發(fā)展歷史和趨勢。特別是針對現(xiàn)有風力發(fā)電機組散熱現(xiàn)狀和特點,重點介紹了空-空式板式換熱器的特點與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在此基礎上提出了本論文的研究內(nèi)容。2.針對風力發(fā)電機組現(xiàn)場實際工況,經(jīng)過查閱資料,確定風力發(fā)電機組散熱用板式換熱器的設計基本參數(shù),并運用理論知識對該板式換熱器進行了換熱性能計算。在此基礎上,運用逆向設計法開發(fā)設計了一臺新型空-空板式換熱器。3.利用Solidworks Flow Simulation軟件建立了板式換熱器三維模型,確立了板式換熱器工作邊界條件,并在此基礎上進行了該板式換熱器流場仿真分析。經(jīng)過仿真,能夠驗證理論設計性能參數(shù)及其變化趨勢是否正確,從而判斷板式換熱器結(jié)構(gòu)設計參數(shù)是否達到工況要求。4.建立了風力發(fā)電機組用板式換熱器理論數(shù)學模型,并對此進行了該板式換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。再利用Solidworks Flow Simulation軟件,對結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后的板式換熱器流場再分析仿真,在此基礎上進一步修正和完善了板式換熱器理論設計方法,從而為板式換熱器系列化設計和應用提供了理論指導。
【關鍵詞】：風力發(fā)電機組 板式換熱器 數(shù)值模擬 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315;TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 選題背景和意義10-13
• 1.1.1 風力發(fā)電背景介紹10-12
• 1.1.2 選題意義12-13
• 1.2 板式換熱器簡介13-14
• 1.3 空-空板式換熱器研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 板式換熱器研究存在的主要問題18-19
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容19-20
• 2 空空冷卻器理論設計20-30
• 2.1 設計準備工作20-23
• 2.1.1 設計要求20-21
• 2.1.2 設計步驟21
• 2.1.3 板式換熱器初步參數(shù)21-23
• 2.2 板式換熱器理論設計23-29
• 2.2.1 假設23
• 2.2.2 初步設計23-29
• 2.3 板式換熱器換熱效率影響因素分析29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 空空冷卻器性能數(shù)值模擬30-44
• 3.1 Solidworks軟件介紹31-32
• 3.2 Solidworks軟件建模方式32-33
• 3.2.1 完全程序化建模方式32-33
• 3.2.2 參數(shù)修改法建模33
• 3.3 空空板式換熱器三維幾何模型建立33-36
• 3.3.1 空空板式換熱器數(shù)學模型33-35
• 3.3.2 板式換熱器網(wǎng)格劃分35
• 3.3.3 幾何模型的建立35-36
• 3.4 模擬仿真36-42
• 3.4.1 Solidworks Flow Simulation36-37
• 3.4.2 流體模擬仿真計算37-38
• 3.4.3 數(shù)值計算方法與邊界條件38-39
• 3.4.4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析39-42
• 3.5 板式換熱器性能預測42-43
• 3.5.1 換熱功率42
• 3.5.2 總傳熱系數(shù)42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 4 空空冷卻器結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析44-60
• 4.1 優(yōu)化設計理論44-48
• 4.1.1 優(yōu)化設計理論特點44
• 4.1.2 最優(yōu)值44-45
• 4.1.3 優(yōu)化設計問題45-48
• 4.2 Matlab軟件簡介48-50
• 4.3 Matlab優(yōu)化工具箱50
• 4.4 換熱器參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學模型50-56
• 4.4.1 優(yōu)化目標50
• 4.4.2 設計變量的研究與選取50-53
• 4.4.3 目標函數(shù)的推導53-55
• 4.4.4 約束條件55
• 4.4.5 選擇優(yōu)化算法55-56
• 4.5 Matlab程序的編制56-57
• 4.5.1 目標函數(shù)56
• 4.5.2 約束函數(shù)56-57
• 4.5.3 主函數(shù)57
• 4.6 優(yōu)化結(jié)果及其分析57-58
• 4.6.1 優(yōu)化結(jié)果57
• 4.6.2 優(yōu)化結(jié)果對比57-58
• 4.6.3 優(yōu)化結(jié)果分析58
• 4.7 初步試驗結(jié)果與分析58-59
• 4.7.1 試驗方法58-59
• 4.7.2 試驗結(jié)果與分析59
• 4.8 本章小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)與展望60-62
• 參考文獻62-68
• 附錄A68-71
• 附錄B (攻讀學位期間的主要學術成果)71-72
• 致謝72

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;風力發(fā)電機組項目[J];機電新產(chǎn)品導報;2002年11期

2 黃順禮;;世界最大的風力發(fā)電機組[J];電氣技術;2004年11期

3 許移慶;冀東;;風力發(fā)電機組塔架仿真和分析[J];能源研究與信息;2006年02期

4 王哲;;關于風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測的思考[J];中國設備工程;2007年04期

5 李興國;何玉林;金鑫;;風力發(fā)電機組系統(tǒng)建模與仿真[J];重慶大學學報;2008年11期

6 董正茂;田德;王海寬;魏玉通;王麗麗;胡學敏;許明;;濃縮風能型風力發(fā)電機組的安裝、使用與維護[J];農(nóng)村牧區(qū)機械化;2008年06期

7 ;遼寧將生產(chǎn)世界先進的風力發(fā)電機組核心部件[J];電站輔機;2008年02期

8 ;風力發(fā)電機組不斷向大型化發(fā)展[J];東方電機;2008年05期

9 賀廣零;;風力發(fā)電機組風場模擬[J];中國電機工程學報;2009年29期

10 張俊妍;;風力發(fā)電機組的裝配技術[J];才智;2009年32期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉樺;鄧良;廖暉;;水平軸風力發(fā)電機組通用動力學建模研究[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2011年學術研討會論文集[C];2011年

2 楊旭坤;;風力發(fā)電機組火災危險性及防范措施研究[A];2010中國消防協(xié)會科學技術年會論文集[C];2010年

3 陳飛;陳鵬飛;吳威;;淺談風力發(fā)電機組防雷要點[A];S13 第十屆防雷減災論壇——雷電災害與風險評估[C];2012年

4 劉樺;鄧良;廖暉;;水平軸風力發(fā)電機組通用動力學建模研究[A];中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設備分會2011年度論文集（上）[C];2011年

5 程朗;;電網(wǎng)友好型風力發(fā)電機組性能及應用[A];中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設備分會2011年度論文集（上）[C];2011年

6 鞠偉華;王振鵬;;風力發(fā)電機組火災防范初探[A];中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設備分會2012年度論文集（上）[C];2012年

7 ;南車株洲所高海拔型風力發(fā)電機組入主貴州[A];《電站信息》2012年第9期[C];2012年

8 李龍剛;馬強;許斌;;風力發(fā)電機組鑄件解析[A];中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設備分會2013年度論文集（上）[C];2013年

9 李衛(wèi)東;丁鈞;孫樵;;幾種常見風力發(fā)電機組的對比分析[A];中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設備分會2013年度論文集（上）[C];2013年

10 莊嚴;紀國瑞;王峰;;風力發(fā)電機組的防雷與接地工藝設計(上)[A];中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設備分會2013年度論文集（上）[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃欣　李敏蕾;風力發(fā)電機組進口乘“風”上揚[N];科技日報;2007年

2 記者楊星;在我市合作開發(fā)風力發(fā)電機組[N];鄂爾多斯日報;2009年

3 許元強;宜興首臺風力發(fā)電機組成功發(fā)電[N];無錫日報;2010年

4 記者 楊娜;西安金風首批風力發(fā)電機組下線[N];中國電力報;2010年

5 龍聞;朝陽遠大風力發(fā)電機組項目進展迅速[N];朝陽日報;2010年

6 通訊員 狄偉;新型高效風力發(fā)電機組項目落戶高新區(qū)[N];萊蕪日報;2010年

7 陳曉建;我國首臺1.5兆瓦風力發(fā)電機組下線[N];中國質(zhì)量報;2007年

8 本報記者 賴文忠;讓風力發(fā)電機組寫上“福建制造”[N];福建日報;2007年

9 通訊員 吳瑞芳;30萬千瓦風力發(fā)電機組制造項目落戶賽罕區(qū)[N];呼和浩特日報(漢);2006年

10 記者 楊石明;風力發(fā)電機組生產(chǎn)項目落戶高新區(qū)[N];益陽日報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張寅;液壓型風力發(fā)電機組功率平滑控制研究[D];燕山大學;2016年

2 吳宏鋼;風力發(fā)電機組振動檢測及噪聲評估研究[D];重慶大學;2010年

3 劉軍;風力發(fā)電機組控制策略優(yōu)化與實驗平臺研究[D];重慶大學;2011年

4 金鑫;風力發(fā)電機組系統(tǒng)建模與仿真研究[D];重慶大學;2007年

5 盧YmtD;風力發(fā)電機組動力模型及循環(huán)變槳控制策略研究[D];沈陽工業(yè)大學;2012年

6 何偉;湍流風場模擬與風力發(fā)電機組載荷特性研究[D];華北電力大學;2013年

7 劉樺;風電機組系統(tǒng)動力學模型及關鍵零部件優(yōu)化研究[D];重慶大學;2009年

8 陳廣華;風力發(fā)電機組組合式葉片結(jié)構(gòu)設計研究[D];華北電力大學;2013年

9 徐寶清;水平軸風力發(fā)電機組風輪葉片優(yōu)化設計研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2010年

10 葉杭冶;大型并網(wǎng)風力發(fā)電機組控制算法研究[D];浙江大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 丁顯;基于振動和載荷監(jiān)測的風力發(fā)電機組失效分析[D];華北電力大學;2012年

2 葉壯壯;液壓型落地式風力發(fā)電機組主傳動系統(tǒng)特性與穩(wěn)速控制研究[D];燕山大學;2015年

3 孫廣;2MW風力發(fā)電機組變槳傳動系統(tǒng)設計研究[D];大連理工大學;2015年

4 馬偉娜;直驅(qū)型風力發(fā)電機組高電壓穿越技術研究與應用[D];華北電力大學;2015年

5 閆桂山;液壓型風力發(fā)電機組低電壓穿越控制研究[D];燕山大學;2015年

6 王惠斌;大型風力發(fā)電機組變槳距控制策略的研究[D];東北石油大學;2010年

7 羅清順;大型變速變槳風力發(fā)電機組的先進控制技術研究[D];浙江大學;2016年

8 周建輝;風力發(fā)電機組出質(zhì)保期驗收流程優(yōu)化研究[D];吉林大學;2016年

9 趙潞翔;雙饋風力發(fā)電機組功率控制策略研究[D];北京林業(yè)大學;2016年

10 徐斯銳;雙饋風力發(fā)電變流器控制策略及低/高電壓穿越技術研究[D];上海電機學院;2016年

，

本文編號：811514