静音型发电机组通风散热系统仿真研究

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo．4，2010静音型发电机组通风散热系统仿真研究李茂青’，郭立滨’，李鹏。(1．重庆通信学院，重庆400035；2．西安通信学院，陕西西安710106)摘要：通风散热系统设计是静音机组设计的重要内容。采用CFD方法，利用FLUENT软件对静音杌组内部温度场和流场进行仿真研究，通过仿真研究验证机组理论结构内部通风散热结构的合理性。关键词：静音机组；温度场；流场；仿真中图分类号：TM3文献标识码：A文章编号：1672—545X(2010)04-0034—02静音机组的通风散热系统设计与计算，是静音机组设计网格的二阶迎风格式，能较

2、好的处理畸变网格的计算，从而使的重要内容之一。机组内通风散热不良，内部出现高温热岛，其在技术上处于领先地位。将导致机组工作温度过高，热负荷过重，造成机组输出功率下降，电机及电子元器件绝缘破坏，影响整个机组工作的动力性2机组内部流场和温度场的建模与仿真指标、可靠性指标和电气性能指标，甚至出现安全事故。良好的通风散热设计，一方面可以获得优良的噪声控制效果，另一2．1热源特征分析与计算方面可以保证机组内部通风散热效果良好，发电机组可以长静音机组带负载工作时，其能量耗散主要分为水箱散热期连续工作。、排气带走热量Q、发动机和电机表面散热Q以及发电应用计算机数值模拟的方法，计算出机组内部流场、温度机组

3、对外的能量输出共4个主要部分。场的分布特点，分析其内在联系及规律。仿真方面主要通过运将发动机总热量用Q表示，则有用流体力学和传热学的基本理论，建立机组内部数学模型并Q=No+Q+Q+Q(1)借助CFD软件计算机组内部流场和温度场分布情况。其中，冷却系统(水箱)散走的热量1CFD方法介绍=(kt／s)(2)式中，A——传给冷却系统的热量占燃料热能百分比；CFD(ComputednuidDynamics)计算流体力学，就是利用颤——内燃机功率(kw)；计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术，^n——燃料的低热值(kj，kg)。即在工程设计中，首先建立数值模型，然后从计算实验中获得由

4、于受诸多复杂因素的影响，排气带走热量、发电机组表数据的技术。它涉及流体力学(尤其是湍流力学)、计算方法及明散热量难以精确计算，根据经验估算，一般认为排气带走的计算机图形处理等多种学科。这种技术允许工程师去研究不热量占发电机组总放热量的32．4％～34．5％，发电机组表面同物理条件(有些是实验条件下不可能获得或很难获得的)下的散热量占发电机组总放热量的5％。的不同模型配置，具有很大的灵活性。本文研究对象是一台由额定功率19．5kW的小型柴油机FLUENT软件是近年来应用较为广泛的一种CFD软件，驱动发电机组，根据式(1)和式(2)计算得出柴油机及发电机主要用于计算流体流动力传热问题。它提供的

5、非结构网格生组的各部分热量。成程序，对于相对复杂的几何结构网格生成非常有效。FLU—水箱散热ENT还可以根据计算结果调整网格，这种网格的自适应能力Qw=_2_7kw(3)对于精确求解有较大梯度的流场有很实际的作用。FLUENT软件的求解模块是其核心部分，该模块的数学排气带走热量模型是以N—s方程组与各种湍流模型为主体，再加上多相流Q=5．8kW(4)模型、燃烧与化学反应流模型、自由面模型以及非牛顿流体模发动机和发电机表面散热量型等。大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些附加源(=0．98kW(5)项、附加运输方程与关系式。采用的是有限体积法离散方程，2．2静音机组模型其计算精度和稳定性都

6、优于传统编程中使用的有限差分法。在利用CFD方法对隔声罩内部流场、温度场进行数值模采用压力校正法作为低速不可压流动计算方法，而可压缩流拟时，首先要建立数学模型。但限于计算机的计算能力，不能动采用祸合法。此外，FLUENT软件采用的二阶迎风格式是针对完全真实的复杂形状进行数值模拟，并且由于主要热源外对非结构网格提出的多维梯度重构法，较成功的用于非结构收稿日期：2010—01—05作者简介：李茂青(1984一)，男，山东莱阳人，在读硕士研究生，研究方向：军事装备学。《装备制造技术)2010年第4期移，机组内产生的热量较小，为此，在反映隔声罩内部真实流动特性的前提下，对机组的三维模型进行简化(如

7、图I所示)。32‘{-”：：嚣秘32,t~吨z氆3．24o~

8、2_々’I2图1简化模型rLu㈨嚣．馨臻2．3计算工况与边界条件隔声罩内流场、温度场进行耦合计算时，发电机组处于满载工况下运行，大气压强为标准大气压强；机组在较恶劣的环境工况下满载工作，环境温度为50~C。隔声罩进出风口分别采用的是压力人口边界条件和压力出口边界条件，隔声罩表面设定为绝热，排风扇采用软件中的风扇边界条件直接进行模拟。2．4计算过程论证采用标准k