面向兆瓦级风电变流器液冷冷板结构的设计及仿真

发布时间：2017-07-15 17:13

  本文关键词：面向兆瓦级风电变流器液冷冷板结构的设计及仿真

  更多相关文章： 风电变流器 液冷冷板 散热 流道结构 仿真分析

【摘要】：随着风电变流器技术在全球范围内的快速发展,风电变流器的功率等级也相应得到很大的提高。风电变流器功率等级的提高会引起变流器内IGBT模块的温升,这将直接威胁到风电变流器工作的稳定性。特别是针对兆瓦级风电变流器发热量很大的功率器件,采取合理有效的散热方式极为重要。首先,本文针对兆瓦级风电变流器散热问题,分析了多种散热方式,提出了液冷冷板散热。按照液冷冷板设计的相关理论和传热机理,对两种传统冷板流道结构进行优化改进,设计了四种新型冷板流道结构:加肋片的S型、中间入口的S型和两种肋片顺排的S型流道。其次,通过流体力学相关理论,对不同流道结构的沿程阻力和局部阻力进行了分析,建立沿程损失和局部损失的数学方程。利用CFD对六种流道结构进行压力损失的仿真分析,获得流道内速度场和压力场的的分布,并将理论值与仿真值作分析比较。再次,根据传热学相关原理,建立冷板内部对流换热的数学方程,利用ICEPAK软件对六种流道结构进行对流换热的仿真分析,得到冷板和IGBT模块的温度分布。对六种流道结构的综合性能作对比分析,结果表明:在相同的入口流速和入口水温下,加肋片的S型和肋片顺排的S型流道(结构一)换热性能最好,两者温度基本持平,但后者压损大于前者;中间入口的S型流道温度相对较高,但压损最小;对比分析可知,加肋片的S型流道结构综合性能最好。最后,搭建冷板试验平台,对冷板进行流动性能和对流换热性能的实验测试。将实验结果与模拟结果进行对比分析,验证本文仿真结果的可靠性。
【关键词】：风电变流器 液冷冷板 散热 流道结构 仿真分析
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 风电变流器散热研究现状10-11
• 1.3 国内外相关研究现状11-16
• 1.3.1 冷板结构设计的研究现状12-14
• 1.3.2 冷板流道内流体流动性的研究现状14-16
• 1.3.3 冷却液的研究现状16
• 1.4 课题来源和研究意义16-17
• 1.5 论文主要研究内容和结构17-18
• 1.5.1 主要研究内容17
• 1.5.2 论文的结构17-18
• 1.6 本章小结18-19
• 第二章 液冷冷板流道结构的构建19-26
• 2.1 液冷冷板散热简介19
• 2.2 液冷冷板换热性能影响因素19-20
• 2.3 典型冷板内部流道结构介绍20-22
• 2.3.1 并联结构20-21
• 2.3.2 串联结构21
• 2.3.3 顺排与叉排肋片结构21-22
• 2.4 传统流道结构的构建22-23
• 2.5 新型流道结构的构建23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 液冷冷板压力损失的仿真分析26-43
• 3.1 流体力学基础26-27
• 3.1.1 流体力学简介26
• 3.1.2 三大控制方程26-27
• 3.2 压力损失的理论分析与计算27-35
• 3.2.1 流动阻力与压力损失27-28
• 3.2.2 沿程损失系数与局部损失系数的确定28-29
• 3.2.3 结构的分析与损失系数的设定29-32
• 3.2.4 压力损失的计算32-35
• 3.3 压力损失的仿真分析35-42
• 3.3.1 CFD和Fluent软件介绍35
• 3.3.2 边界条件和求解器的设置35-36
• 3.3.3 仿真结果分析36-42
• 3.4 减小阻力的损失的方法42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 液冷冷板对流换热性能的仿真分析43-67
• 4.1 三种传热方式介绍43-44
• 4.1.1 热传导43
• 4.1.2 热对流43-44
• 4.1.3 热辐射44
• 4.2 对流换热的理论分析与计算44-50
• 4.2.1 对流换热问题的研究方法44-45
• 4.2.2 内部强制对流换热问题的计算方法45-47
• 4.2.3 换热性能的理论计算47-50
• 4.3 冷板流道数值计算50-54
• 4.3.1 ICEPAK软件介绍50-51
• 4.3.2 物理模型51
• 4.3.3 网格模型51-53
• 4.3.4 边界条件和后处理设置53-54
• 4.4 数值计算结构分析54-66
• 4.4.1 并联流道结构和串联S型流道结构54-56
• 4.4.2 加肋片的的S型流道和中间入口的S型流道56-58
• 4.4.3 两种肋片顺排的S型流道58-60
• 4.4.4 两种传统流道和四中新型流道综合性能的分析比较60-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 液冷冷板结构的实验研究67-75
• 5.1 冷板实验测试系统67-70
• 5.2 实验结果70-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 工作展望75-77
• 参考文献77-82
• 致谢82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 裴祥林,张志刚;数字式冷板冷藏车检温仪[J];铁道车辆;1988年04期

2 张景阳;冷板冷藏车通过部级鉴定[J];铁道车辆;1990年01期

3 赵悌荪;李林;;发展冷板车的一条新途径——利用淘汰的冷藏车改成冷板车和充冷站[J];制冷学报;1991年02期

4 刘国丰;冷板冷藏车运用方式的探讨[J];铁道车辆;2000年08期

5 阚杰,郝亮,李涛,李强,袁秀玲;机械冷板冷藏车的发展与改进方向[J];制冷与空调;2005年05期

6 杨培志;刘向龙;;冷板冷藏车内冷板换热性能的研究[J];制冷与空调;2006年01期

7 张杰;莫羚;;机械冷板冷藏车冷板放冷数值模拟[J];制冷与空调(四川);2006年01期

8 余小玲;张荣婷;冯全科;;大功率模块用新型冷板的传热性能研究[J];电力电子技术;2009年12期

9 朱震华;用于航空设备热控制的蒸发冷板研制及特性[J];电讯技术;1983年02期

10 邹京生;冷板制冷是冷藏车节能的新冷源[J];铁道车辆;1985年04期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 徐伟杰;;蒸发腔冷板的应用[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

2 马迎曙;;组合式散热冷板结构技术研究[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年

3 张葆森;裴一飞;袁伟峰;郄殿福;;热沉冷板热性能模拟分析[A];第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C];2007年

4 江海东;李元生;;功放组件冷板的制造工艺[A];2006年全国电子机械和微波结构工艺学术会议论文集[C];2006年

5 臧建彬;何淑静;顾春花;;机械冷板冷藏车冷冻板充冷过程研究——Ⅱ部分:充冷过程模拟分析[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年

6 邹京生;;铁路冷板冷藏车的研究和试验[A];上海制冷学会一九八九年年会论文集[C];1989年

7 钱吉裕;束瑛;;微小通道冷板的快速仿真设计方法[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

8 王健;;大型复杂液冷冷板的热设计仿真方法[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王刚;国内冷板价格还能再大幅上涨吗？[N];物资信息报;2005年

2 思文;冷板市场何以这么“冷”？[N];现代物流报;2007年

3 思文;年内冷板市场仍将高位震荡[N];现代物流报;2007年

4 包斯文;冷板不“冷”价格高位运行[N];现代物流报;2008年

5 思文;冷板市场仍将震荡波动[N];现代物流报;2008年

6 陶永根;沪薄规格冷板行情上涨空间有限[N];中国工业报;2004年

7 孟友;粤冷板市场冷落[N];中国矿业报;2001年

8 冷水;供求决定冷板价格走势[N];中国矿业报;2002年

9 ;俄罗斯冷板出口重心向东南亚转移[N];中国矿业报;2003年

10 宝文;国内冷板市场持续趋冷[N];国际商报;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡争光;U型流道冷板流量分布及散热特性的研究[D];电子科技大学;2014年

2 段奇君;面向电性能的天线冷板综合优化设计[D];西安电子科技大学;2014年

3 刘述文;面向兆瓦级风电变流器液冷冷板结构的设计及仿真[D];浙江农林大学;2015年

4 云永琥;电子机箱气冷冷板的传热特性研究[D];西安电子科技大学;2011年

5 翟妮娜;S型流道液冷冷板性能分析与结构优化[D];西安电子科技大学;2013年

6 唐磊;液冷冷板流动和换热特性的研究[D];南京航空航天大学;2008年

7 王延;液冷冷板流动及传热特性的数值研究[D];西安电子科技大学;2012年

8 郭永刚;冷板冷藏车内温度场及其对蔬菜品质影响的研究[D];天津商业大学;2014年

9 魏慧冬;全高度电子设备冷却用冷板设计分析[D];南京航空航天大学;2012年

10 周丽;冷板冷藏车内番茄温度场的数值计算及分析研究[D];华中科技大学;2007年

，

本文编号：544893