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變電站戶外機(jī)柜的熱仿真分析

作者: 時(shí)間:2011-06-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文運(yùn)用有限元軟件,對(duì)密閉及內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行熱。針對(duì)不同結(jié)構(gòu)方式、內(nèi)部不同流體控制方式,對(duì)內(nèi)部流體運(yùn)動(dòng)及溫度場分布情況進(jìn)行模擬,獲得在不同情況下內(nèi)部流場、溫度場的變化情況,從而為實(shí)際應(yīng)用提供一個(gè)理論支撐。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/179010.htm

  一、前言

  由于業(yè)務(wù)需求及技術(shù)的進(jìn)步,促使一、二次設(shè)備的融合,功能向智能化發(fā)展,也產(chǎn)生了智能終端設(shè)備配置及安裝的變化,使其從原來的戶內(nèi)開放式放置向密閉式放置過渡。在無遮擋情況下,陽光輻射以及設(shè)備本身耗散的熱量作用使得密封機(jī)柜內(nèi)部溫度有可能超出設(shè)備允許的范圍,裝置長時(shí)間在超負(fù)荷高溫下運(yùn)行,會(huì)引起元器件性能的降低,進(jìn)而導(dǎo)致裝置故障,影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,因此在密封的戶外機(jī)柜中如何控制內(nèi)部的溫度,成為戶外機(jī)柜設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

  目前對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)熱負(fù)荷設(shè)計(jì)分析,大多采用有限元分析方法。本文以SolidWorks Simulation軟件對(duì)戶外機(jī)柜內(nèi)部的流場、溫度場進(jìn)行計(jì)算分析,為戶外機(jī)柜熱提供一種直觀效果,提高計(jì)算的閱讀力。另外根據(jù)結(jié)果可方便地修改局部結(jié)構(gòu),使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐步達(dá)到最優(yōu)。

  二、 熱傳遞機(jī)理

  通常,熱量的傳輸有三種方式。

  (1)傳導(dǎo)。傳導(dǎo)是固體中熱傳遞的主要方式。其傳熱量與材質(zhì)的熱導(dǎo)率、溫差、通過的面積成正比,與通過的長度成反比。

  (2)對(duì)流。對(duì)流是固體表面與附近流體間的傳熱方式。傳熱量的大小與對(duì)流系數(shù)、表面積、表面與流體間的溫差成正比。

  (3)輻射。熱輻射是在一定溫度下的物體通過電磁波的形式向外發(fā)射的過程。物體熱輻射的大小與物體表面積、物體表面輻射系數(shù)和溫度的4次方成正比。

  密閉戶外機(jī)柜的散熱設(shè)計(jì)就是遵循以上原理,對(duì)機(jī)柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,合理布局內(nèi)部元件,選擇合適的散熱方式,達(dá)到對(duì)裝置內(nèi)部元器件散熱的目的。

  三、建立數(shù)學(xué)模型

  1.控制方程

  在計(jì)算過程中,要考慮流體、傳熱的綜合效果,其計(jì)算基礎(chǔ)如下。

  在穩(wěn)態(tài)情況下:流體的連續(xù)方程為戶外機(jī)柜的熱仿真分析。 其中u、v、w為x、y、z方向的速度分量。

  動(dòng)量方程為

公式1

  其中p為壓力,戶外機(jī)柜的熱仿真分析為粘滯系數(shù)。

  能量方程為戶外機(jī)柜的熱仿真分析。

  仿真計(jì)算就是通過求解3個(gè)方程,獲得流體在穩(wěn)態(tài)時(shí)各點(diǎn)的u、v、w分布以及P和T分布情況。


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