Axial设计2.5MW风力发电机冷却系统轴流风扇

摘要:

2.5MW风力发电机冷却系统采用空气冷却,为了驱动空气在发电机内部循环流动,需要设计配套的轴流风扇,本项目首先对该发电机流场进行分析,得出所需设计轴流风扇的工作点,然后根据工作点来进行轴流风扇的设计,最后还对比分析了有无静叶的风扇性能对于整体发电机内流场的影响。

1、发电机冷却系统流场分析

模型

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网格截图

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整体网格量约1500万体网格。

计算结果

总压分布

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在设计流量(3kg/s)下,该发电机冷却系统风阻为500pa,其余冷却系统风阻为900pa,则所需风扇的设计点为:

m=3kg/s

deltaP=1500 pa

N=3000 rpm

2、使用axial设计风扇

设计结果如下:

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该风扇反动度为:0.7

Axcent中进行了详细设计

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3、numeca计算

numeca的仿真结果与axial的结果对比,下图中蓝色曲线为axial计算结果,橙色曲线为numeca的仿真结果。

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风扇50%叶高截面静压分布:

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风扇50%叶高截面总压分布:

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动叶50%叶高静压:

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4、将风扇放入到发电机模型中进行整体仿真

首先,将转子和静子的风扇放入风力发电机整体模型中进行仿真。

静压分布:

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总压分布:

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流速分布:

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风扇总压分布:

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风扇静压分布:

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整个发电机能够产生总压头836pa,静压头969pa。

而将风扇静子拿掉,则整个发电机的流场也发生了变化。

此时,整个发电机能够产生总压头675pa,静压头801。比有风扇静子的时候要小20%。

只有风扇转子的发电机冷却系统流场结果如下:

静压分布:

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总压分布:

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5、结论

   a、该发电机风扇的选择,最佳选择具有静子的风扇,即静子能将动压转换为静压,提高风扇的整体静压,最主要是的能够把气流整理为轴向,减少随后在发电机内部的损耗。

  b、在发电机冷却系统整体仿真的情况下,风扇的性能计算也能取得很好的精度,与NUMECA单独仿真时有很小的差别。


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