一种片式散热器的外壳对流换热系数确定方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116011277A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211549073.7H01F27/12(2006.01)(22)申请日2022.12.05G06F30/28(2020.01)G06F119/14(2020.01)(71)申请人广西电网有限责任公司电力科学研究院地址530023广西壮族自治区南宁市兴宁区民主路6-2号(72)发明人张磊韩方源陈梁远饶夏锦潘绍明芦宇峰黎大健孙志媛赵坚李锐陈千懿(74)专利代理机构南宁东智知识产权代理事务所(特殊普通合伙)45117专利代理师裴康明(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)H01F27/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种片式散热器的外壳对流换热系数确定方法(57)摘要本发明公开了一种片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，通过建立一组散热器的模型，包括：散热片、上下集油管、变压器油及散热器外部的空气包，对不同的结构施加对应的材料属性，设置边界条件，并进行网格划分，最后开展温度‑流体场仿真分析，计算得到散热片的对流换热系数。通过本发明的方法，能够更加准确地确定片式散热器的外壳对流换热系数，进而指导散热器的散热性能及结构优化设计。CN116011277ACN116011277A权利要求书1/1页1.一种片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，包括：根据散热器的结构尺寸，建立一组散热器的三维壳体模型；根据散热器的结构尺寸填充散热器的三维壳体模型内部区域，建立散热器内部变压器油的三维模型；根据散热器的结构尺寸，建立散热器的外部空气域模型，所述外部空气域模型覆盖整个散热器；根据散热器的外壳、变压油及空气的材料属性，对相应的结构赋予对应的材料属性；对散热器的外部空气域的边界条件进行设置，得到散热器的初步三维模型；根据散热器及外部空气域结构的规则与不规则性，对散热器的初步三维模型中的几何结构进行分区划分；在分区划分的基础上，对规则区域采用六面体网格划分，对不规则区域采用四面体网格划分；对进行网格划分后的模型进行温度‑流体场仿真计算，得到散热器的温度‑流体场分布的仿真结果；对仿真结果进行分析，提取散热器外壳的温度和外壳外部的空气温度及外壳壁面的平均热流密度，并对每一片采用相同的处理方式，得到外壳每个壁面的对流换热系数。2.根据权利要求1所述的片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，一组散热器的三维壳体模型包括散热片，以及散热片的上端和下端的集油管。3.根据权利要求1所述的片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，所述外部空气域模型的体积为散热器的体积3倍。4.根据权利要求1所述的片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，所述散热器的外部空气域的边界条件设置包括：设置环境温度及对流换热系数，对上端集油管的入口设置入口速度和温度，设置下端集油管出口边界为自由流出。5.根据权利要求1所述的片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，在四面体网格划分中，对变压器油与外壳交界面划分多层边界层网格。6.根据权利要求1所述的片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，采用有限体积法对进行网格划分后的模型进行温度‑流体场仿真计算。7.根据权利要求1所述的片式散热器的外壳对流换热系数确定方法，其特征在于，所述温度‑流体场控制方程通过求解温度流体场控制方程获得。2CN116011277A说明书1/4页一种片式散热器的外壳对流换热系数确定方法技术领域[0001]本发明涉及散热器技术领域，特别涉及一种片式散热器的外壳对流换热系数确定方法。背景技术[0002]油浸式电力变压器是电力系统中重要的电力设备，油浸式变压器在运行过程中，内部结构如铁心、绕组会产生损耗进而转化为热量，通过内部变压器油的热传导及热对流带走热量。为保证变压器的安全稳定运行，需要采取一定措施防止温升超标，而片式散热器作为油浸式电力变压器的辅助冷却装置，分组安装于变压器的两侧。采用数值分析的方法对片式散热器温度‑流体场进行模拟分析，简单方便、成本低，成为片式散热器的散热性能的及结构优化的主要手段，而准确模拟散热片外壳的对流换热系数，对保证温度‑流体场仿真结果的准确性至关重要。[0003]中国专利CN202210311118.0、CN202122389912.0及CN202111156125.X等专利，均提供了不同的片式散热器散热性能优化设计方案。[0004]但是在对散热器散热性能研究中，以上方法均存在以下问题：[0005]现有的散热器结构优化及散热性能研究通常采用试验的方法、经验公式法、温度‑流体场仿真计算等，试验方法精度较高，但是成本高，增加了研发成本，经验公式法通