风力发电机组用空空冷却器性能数值模拟及结构优化分析

发布时间：2017-09-08 03:08

  本文关键词：风力发电机组用空空冷却器性能数值模拟及结构优化分析

  更多相关文章： 风力发电机组 板式换热器 数值模拟 优化设计

【摘要】：板式换热器作为一种应用十分广泛的换热设备,具有占地面积小、传热效率高、结构紧凑、加工维修便利等特点,是生产工艺流程中的关键设备,也是节能减排,提高能源利用率的关键设备。风力发电是一种清洁、没有污染的再生能源,世界各国都在大规模开发和利用风能进行发电,全球范围内被利用的可再生能源风力发电占了一半以上。板式换热器能够很好解决风能发电机组的散热问题。但是,传统风力发电机组采用管壳式换热器散热,且介质大多采用水-气形式,结构复杂,水源和泄漏问题难以得到解决。鉴于此,本论文针对风力发电机组散热问题,研究和设计一种空-空板式换热器,运用solidworks软件进行模拟仿真,验证数据的合理性,并在此基础上对板式换热器尺寸进行优化,主要工作如下：1.主要介绍了风能在能源方面的优势,并且介绍了风力发电机组发展历史和趋势。特别是针对现有风力发电机组散热现状和特点,重点介绍了空-空式板式换热器的特点与国内外研究现状。在此基础上提出了本论文的研究内容。2.针对风力发电机组现场实际工况,经过查阅资料,确定风力发电机组散热用板式换热器的设计基本参数,并运用理论知识对该板式换热器进行了换热性能计算。在此基础上,运用逆向设计法开发设计了一台新型空-空板式换热器。3.利用Solidworks Flow Simulation软件建立了板式换热器三维模型,确立了板式换热器工作边界条件,并在此基础上进行了该板式换热器流场仿真分析。经过仿真,能够验证理论设计性能参数及其变化趋势是否正确,从而判断板式换热器结构设计参数是否达到工况要求。4.建立了风力发电机组用板式换热器理论数学模型,并对此进行了该板式换热器结构参数优化。再利用Solidworks Flow Simulation软件,对结构参数优化后的板式换热器流场再分析仿真,在此基础上进一步修正和完善了板式换热器理论设计方法,从而为板式换热器系列化设计和应用提供了理论指导。
【关键词】：风力发电机组 板式换热器 数值模拟 优化设计
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315;TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 选题背景和意义10-13
• 1.1.1 风力发电背景介绍10-12
• 1.1.2 选题意义12-13
• 1.2 板式换热器简介13-14
• 1.3 空-空板式换热器研究现状14-18
• 1.4 板式换热器研究存在的主要问题18-19
• 1.5 论文的主要研究内容19-20
• 2 空空冷却器理论设计20-30
• 2.1 设计准备工作20-23
• 2.1.1 设计要求20-21
• 2.1.2 设计步骤21
• 2.1.3 板式换热器初步参数21-23
• 2.2 板式换热器理论设计23-29
• 2.2.1 假设23
• 2.2.2 初步设计23-29
• 2.3 板式换热器换热效率影响因素分析29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 空空冷却器性能数值模拟30-44
• 3.1 Solidworks软件介绍31-32
• 3.2 Solidworks软件建模方式32-33
• 3.2.1 完全程序化建模方式32-33
• 3.2.2 参数修改法建模33
• 3.3 空空板式换热器三维几何模型建立33-36
• 3.3.1 空空板式换热器数学模型33-35
• 3.3.2 板式换热器网格划分35
• 3.3.3 几何模型的建立35-36
• 3.4 模拟仿真36-42
• 3.4.1 Solidworks Flow Simulation36-37
• 3.4.2 流体模拟仿真计算37-38
• 3.4.3 数值计算方法与边界条件38-39
• 3.4.4 数值模拟结果与分析39-42
• 3.5 板式换热器性能预测42-43
• 3.5.1 换热功率42
• 3.5.2 总传热系数42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 空空冷却器结构优化分析44-60
• 4.1 优化设计理论44-48
• 4.1.1 优化设计理论特点44
• 4.1.2 最优值44-45
• 4.1.3 优化设计问题45-48
• 4.2 Matlab软件简介48-50
• 4.3 Matlab优化工具箱50
• 4.4 换热器参数优化的数学模型50-56
• 4.4.1 优化目标50
• 4.4.2 设计变量的研究与选取50-53
• 4.4.3 目标函数的推导53-55
• 4.4.4 约束条件55
• 4.4.5 选择优化算法55-56
• 4.5 Matlab程序的编制56-57
• 4.5.1 目标函数56
• 4.5.2 约束函数56-57
• 4.5.3 主函数57
• 4.6 优化结果及其分析57-58
• 4.6.1 优化结果57
• 4.6.2 优化结果对比57-58
• 4.6.3 优化结果分析58
• 4.7 初步试验结果与分析58-59
• 4.7.1 试验方法58-59
• 4.7.2 试验结果与分析59
• 4.8 本章小结59-60
• 5 总结与展望60-62
• 参考文献62-68
• 附录A68-71
• 附录B (攻读学位期间的主要学术成果)71-72
• 致谢72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;风力发电机组项目[J];机电新产品导报;2002年11期

2 黄顺礼;;世界最大的风力发电机组[J];电气技术;2004年11期

3 许移庆;冀东;;风力发电机组塔架仿真和分析[J];能源研究与信息;2006年02期

4 王哲;;关于风力发电机组状态监测的思考[J];中国设备工程;2007年04期

5 李兴国;何玉林;金鑫;;风力发电机组系统建模与仿真[J];重庆大学学报;2008年11期

6 董正茂;田德;王海宽;魏玉通;王丽丽;胡学敏;许明;;浓缩风能型风力发电机组的安装、使用与维护[J];农村牧区机械化;2008年06期

7 ;辽宁将生产世界先进的风力发电机组核心部件[J];电站辅机;2008年02期

8 ;风力发电机组不断向大型化发展[J];东方电机;2008年05期

9 贺广零;;风力发电机组风场模拟[J];中国电机工程学报;2009年29期

10 张俊妍;;风力发电机组的装配技术[J];才智;2009年32期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘桦;邓良;廖晖;;水平轴风力发电机组通用动力学建模研究[A];中国动力工程学会透平专业委员会2011年学术研讨会论文集[C];2011年

2 杨旭坤;;风力发电机组火灾危险性及防范措施研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年

3 陈飞;陈鹏飞;吴威;;浅谈风力发电机组防雷要点[A];S13 第十届防雷减灾论坛——雷电灾害与风险评估[C];2012年

4 刘桦;邓良;廖晖;;水平轴风力发电机组通用动力学建模研究[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2011年度论文集（上）[C];2011年

5 程朗;;电网友好型风力发电机组性能及应用[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2011年度论文集（上）[C];2011年

6 鞠伟华;王振鹏;;风力发电机组火灾防范初探[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2012年度论文集（上）[C];2012年

7 ;南车株洲所高海拔型风力发电机组入主贵州[A];《电站信息》2012年第9期[C];2012年

8 李龙刚;马强;许斌;;风力发电机组铸件解析[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2013年度论文集（上）[C];2013年

9 李卫东;丁钧;孙樵;;几种常见风力发电机组的对比分析[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2013年度论文集（上）[C];2013年

10 庄严;纪国瑞;王峰;;风力发电机组的防雷与接地工艺设计(上)[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2013年度论文集（上）[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 黄欣　李敏蕾;风力发电机组进口乘“风”上扬[N];科技日报;2007年

2 记者杨星;在我市合作开发风力发电机组[N];鄂尔多斯日报;2009年

3 许元强;宜兴首台风力发电机组成功发电[N];无锡日报;2010年

4 记者 杨娜;西安金风首批风力发电机组下线[N];中国电力报;2010年

5 龙闻;朝阳远大风力发电机组项目进展迅速[N];朝阳日报;2010年

6 通讯员 狄伟;新型高效风力发电机组项目落户高新区[N];莱芜日报;2010年

7 陈晓建;我国首台1.5兆瓦风力发电机组下线[N];中国质量报;2007年

8 本报记者 赖文忠;让风力发电机组写上“福建制造”[N];福建日报;2007年

9 通讯员 吴瑞芳;30万千瓦风力发电机组制造项目落户赛罕区[N];呼和浩特日报(汉);2006年

10 记者 杨石明;风力发电机组生产项目落户高新区[N];益阳日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张寅;液压型风力发电机组功率平滑控制研究[D];燕山大学;2016年

2 吴宏钢;风力发电机组振动检测及噪声评估研究[D];重庆大学;2010年

3 刘军;风力发电机组控制策略优化与实验平台研究[D];重庆大学;2011年

4 金鑫;风力发电机组系统建模与仿真研究[D];重庆大学;2007年

5 卢YmtD;风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究[D];沈阳工业大学;2012年

6 何伟;湍流风场模拟与风力发电机组载荷特性研究[D];华北电力大学;2013年

7 刘桦;风电机组系统动力学模型及关键零部件优化研究[D];重庆大学;2009年

8 陈广华;风力发电机组组合式叶片结构设计研究[D];华北电力大学;2013年

9 徐宝清;水平轴风力发电机组风轮叶片优化设计研究[D];内蒙古农业大学;2010年

10 叶杭冶;大型并网风力发电机组控制算法研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 丁显;基于振动和载荷监测的风力发电机组失效分析[D];华北电力大学;2012年

2 叶壮壮;液压型落地式风力发电机组主传动系统特性与稳速控制研究[D];燕山大学;2015年

3 孙广;2MW风力发电机组变桨传动系统设计研究[D];大连理工大学;2015年

4 马伟娜;直驱型风力发电机组高电压穿越技术研究与应用[D];华北电力大学;2015年

5 闫桂山;液压型风力发电机组低电压穿越控制研究[D];燕山大学;2015年

6 王惠斌;大型风力发电机组变桨距控制策略的研究[D];东北石油大学;2010年

7 罗清顺;大型变速变桨风力发电机组的先进控制技术研究[D];浙江大学;2016年

8 周建辉;风力发电机组出质保期验收流程优化研究[D];吉林大学;2016年

9 赵潞翔;双馈风力发电机组功率控制策略研究[D];北京林业大学;2016年

10 徐斯锐;双馈风力发电变流器控制策略及低/高电压穿越技术研究[D];上海电机学院;2016年

，

本文编号：811514