风电机组大功率电子元器件模块的通风散热模拟与分析（二）

荷叶纷飞

2 CFD物理模型的参数设置

网格类型全部采用六面体网格，本次模型网格数量1257506 hexahedral cells，在设置不同出口位置的同时不改变内部网格，只是对出口处网格进行略微改变，以保证网格变化和数量误差造成的计算结果误差。

本次计算采用湍流模型采用工程普遍应用的Realizable k-ε模型[2]，计算三维定常流场，入口流量为设计风速1.82m/s，出口为压力出口0Pa，
给定极限温度323k，电抗器和
给定极限温度为393k，其他壁面按绝热处理。

方程中压力一速度耦合采用SIMPLEC算法，方程中的动量离散格式采用Standard格式，其它方程差值格式选用二阶迎风格式进行求解[3-7]。

3 计算结果分析

3.1 流线图分析

数值模拟出的流线速度图可以看出整体流体流动现象，流线如图7至13所示。通过方案1-3可以看出，在入口处，低温气体通过弯形管道流入彩板房内，一部分气体由于壁面效应沿着壁面流动至出口，这部分气体对散热没有起到有效作用；另外一部分气体在内部流动，在经过
、
和电抗器周围可以带走个壁面产生的热量。由于风流动方向和电抗器的排列方向基本一致，在加上电抗器之间间距较小，导致在间隙之间流动性较差。

方案4-5这种设计方案符合气流组织的设置形式，属于侧送侧回的形式，是用的最多的气流组织形式[8-9]。入口百叶窗为可调节角度，对方案4和方案5分别与入口水平方向成30度和45度分别进行分析，看不同角度对电抗器间隙内速度和温度的影响。主要设计目的是调节百叶窗口的人流角使得空气能喷射到电抗器处，从而对间隙内进行散热。

图7 方案1速度流线图

图8 方案2速度流线图

图9 方案3速度流线图

图10 方案4-30度入射角速度流线图

图11 方案4-45度入射角速度流线图

图12 方案5-30度速度入射角流线图

图13 方案5-45度入射角速度流线图