本文關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用空空冷卻器性能數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

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【摘要】：板式換熱器作為一種應(yīng)用十分廣泛的換熱設(shè)備,具有占地面積小、傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、加工維修便利等特點(diǎn),是生產(chǎn)工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備,也是節(jié)能減排,提高能源利用率的關(guān)鍵設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電是一種清潔、沒有污染的再生能源,世界各國都在大規(guī)模開發(fā)和利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電,全球范圍內(nèi)被利用的可再生能源風(fēng)力發(fā)電占了一半以上。板式換熱器能夠很好解決風(fēng)能發(fā)電機(jī)組的散熱問題。但是,傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用管殼式換熱器散熱,且介質(zhì)大多采用水-氣形式,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,水源和泄漏問題難以得到解決。鑒于此,本論文針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組散熱問題,研究和設(shè)計(jì)一種空-空板式換熱器,運(yùn)用solidworks軟件進(jìn)行模擬仿真,驗(yàn)證數(shù)據(jù)的合理性,并在此基礎(chǔ)上對板式換熱器尺寸進(jìn)行優(yōu)化,主要工作如下：1.主要介紹了風(fēng)能在能源方面的優(yōu)勢,并且介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展歷史和趨勢。特別是針對現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組散熱現(xiàn)狀和特點(diǎn),重點(diǎn)介紹了空-空式板式換熱器的特點(diǎn)與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上提出了本論文的研究內(nèi)容。2.針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場實(shí)際工況,經(jīng)過查閱資料,確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組散熱用板式換熱器的設(shè)計(jì)基本參數(shù),并運(yùn)用理論知識對該板式換熱器進(jìn)行了換熱性能計(jì)算。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)法開發(fā)設(shè)計(jì)了一臺新型空-空板式換熱器。3.利用Solidworks Flow Simulation軟件建立了板式換熱器三維模型,確立了板式換熱器工作邊界條件,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了該板式換熱器流場仿真分析。經(jīng)過仿真,能夠驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)性能參數(shù)及其變化趨勢是否正確,從而判斷板式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)是否達(dá)到工況要求。4.建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用板式換熱器理論數(shù)學(xué)模型,并對此進(jìn)行了該板式換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。再利用Solidworks Flow Simulation軟件,對結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后的板式換熱器流場再分析仿真,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步修正和完善了板式換熱器理論設(shè)計(jì)方法,從而為板式換熱器系列化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 板式換熱器 數(shù)值模擬 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315;TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 選題背景和意義10-13
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電背景介紹10-12
• 1.1.2 選題意義12-13
• 1.2 板式換熱器簡介13-14
• 1.3 空-空板式換熱器研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 板式換熱器研究存在的主要問題18-19
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容19-20
• 2 空空冷卻器理論設(shè)計(jì)20-30
• 2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作20-23
• 2.1.1 設(shè)計(jì)要求20-21
• 2.1.2 設(shè)計(jì)步驟21
• 2.1.3 板式換熱器初步參數(shù)21-23
• 2.2 板式換熱器理論設(shè)計(jì)23-29
• 2.2.1 假設(shè)23
• 2.2.2 初步設(shè)計(jì)23-29
• 2.3 板式換熱器換熱效率影響因素分析29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 空空冷卻器性能數(shù)值模擬30-44
• 3.1 Solidworks軟件介紹31-32
• 3.2 Solidworks軟件建模方式32-33
• 3.2.1 完全程序化建模方式32-33
• 3.2.2 參數(shù)修改法建模33
• 3.3 空空板式換熱器三維幾何模型建立33-36
• 3.3.1 空空板式換熱器數(shù)學(xué)模型33-35
• 3.3.2 板式換熱器網(wǎng)格劃分35
• 3.3.3 幾何模型的建立35-36
• 3.4 模擬仿真36-42
• 3.4.1 Solidworks Flow Simulation36-37
• 3.4.2 流體模擬仿真計(jì)算37-38
• 3.4.3 數(shù)值計(jì)算方法與邊界條件38-39
• 3.4.4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析39-42
• 3.5 板式換熱器性能預(yù)測42-43
• 3.5.1 換熱功率42
• 3.5.2 總傳熱系數(shù)42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 4 空空冷卻器結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析44-60
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論44-48
• 4.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論特點(diǎn)44
• 4.1.2 最優(yōu)值44-45
• 4.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)問題45-48
• 4.2 Matlab軟件簡介48-50
• 4.3 Matlab優(yōu)化工具箱50
• 4.4 換熱器參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型50-56
• 4.4.1 優(yōu)化目標(biāo)50
• 4.4.2 設(shè)計(jì)變量的研究與選取50-53
• 4.4.3 目標(biāo)函數(shù)的推導(dǎo)53-55
• 4.4.4 約束條件55
• 4.4.5 選擇優(yōu)化算法55-56
• 4.5 Matlab程序的編制56-57
• 4.5.1 目標(biāo)函數(shù)56
• 4.5.2 約束函數(shù)56-57
• 4.5.3 主函數(shù)57
• 4.6 優(yōu)化結(jié)果及其分析57-58
• 4.6.1 優(yōu)化結(jié)果57
• 4.6.2 優(yōu)化結(jié)果對比57-58
• 4.6.3 優(yōu)化結(jié)果分析58
• 4.7 初步試驗(yàn)結(jié)果與分析58-59
• 4.7.1 試驗(yàn)方法58-59
• 4.7.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析59
• 4.8 本章小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 附錄A68-71
• 附錄B (攻讀學(xué)位期間的主要學(xué)術(shù)成果)71-72
• 致謝72

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