申请/专利权人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司

申请日：2022-05-25

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN115034042B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/10;G06F17/18;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.09.30#实质审查的生效;2022.09.09#公开

摘要：本发明提供了一种变物性变压器油对流换热系数的修正方法，考虑到变压器油的动力粘度随温度剧烈变化的特性，对现有的对流换热系数计算公式进行修正。具体实施步骤包括：在FLUENT中建立变物性变压器油掠过固体表面的物理模型；采用参数化仿真方法设定不同的温度边界条件；结合有限元法和有限体积法计算边界层内的温度场分布；通过提取固体表面沿程的热流分布，计算得到不同温度工况下变物性变压器油的对流换热系数；利用最小二乘法将温度变量引入对流换热系数的计算公式来对其进行修正。本发明对变压器油的物理特性考虑全面，通过耦合入温度这一影响因素来修正对流换热系数的计算公式，能够提高油浸式变压器温度场计算的准确性。

主权项：1.一种变物性变压器油对流换热系数的修正方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤S1，建立包含变压器油和固体表面的二维物理模型，确定对应的尺寸参数，设置各部件的材料属性，采用三角形和四边形相互配合的网格对二维物理模型进行剖分：在主体区域采用四边形网格进行剖分，在边界层区域采用三角形网格进行加密剖分，所述边界层区域指的是变压器油与固体的耦合交界面；步骤S2，采用参数化仿真方法设定不同的温度边界条件，包括变压器油的入口温度T1和固体表面的温度T2，T1与T2之间的不同取值组合构成多种仿真分析模型；步骤S3，基于变压器油掠过固体表面的二维物理模型，结合有限元法和有限体积法对边界层区域内的温度场分布进行求解计算，变压器油在边界层内的速度和温度分布特性受到质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程控制： 式中，ρ为变压器油的密度，w为变压器油的速度矢量，F为外部体积力，P为压力，u为变压器油的动力粘度，c为变压器油的比热容，k为变压器油的导热系数，Sh为固体部件单位体积的发热量；步骤S4，求解计算结束后，在后处理中获得变压器油在边界层内的温度场分布以及固体表面沿变压器油运动方向上输出的热流分布，并计算对流换热系数；步骤S5，利用最小二乘法将温度变量引入传统的对流换热系数计算公式来对其进行修正，通过最小化误差平方和寻找对流换热系数与温度变量之间的最佳函数匹配；所述步骤S5中，所述温度变量包括变压器油的入口温度T1以及变压器油与固体表面之间的温差ΔT＝T2-T1，所述传统的对流换热系数计算公式如下： 式中，x是沿变压器油运动方向上的位移，u∞是变压器油的入口速度，υ是变压器油的运动粘度，a是变压器油的导温系数；所述步骤S5中，引入温度变量后的对流换热系数修正公式如下： υT＝120-8.1T+0.28T2-0.006T3×10-6其中hx'为修正后的对流换热系数。

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