基于CFD风电机舱干粉灭火系统喷射流动模拟

【摘要】：风力发电因具有资源可再生、对环境无污染等特点，已经成为能源发电的重要发展方向。我国作为能源需求大国，发展风能符合对环境的友好性和对能源利用的可持续性。但短时间内大量的新增机组使得设备的安全可靠性及运行中的管理问题较为突出，安全事故频发。其中，由于危险源多、危险性大以及事故造成损失重大等原因，风电机组火灾已经成为常见的风力发电运行安全事故。本文对风电机舱干粉灭火系统的喷射流动扩散进行了以下研究： 1.对风电机舱干粉灭火系统的喷射流动扩散过程中涉及到的模型的建立、参数设定、连续相以及离散相边界条件的设置进行深入分析，为数值模拟过程提供合理的模型基础。 2.通过对风电机舱火灾危险源的定性分析，选定机舱内易发生火灾的位置。对其温度值进行监测并对其进行分析比对，找出机舱内最为危险的位置，以确定灭火装置的放置。 3.对机舱封闭的工况环境下，研究喷嘴角度及充装压力对干粉灭火系统喷射颗粒的流动特性的影响，以及对颗粒运行轨迹的作用规律。 4.模拟机舱在实际运行过程中，有风作用下喷嘴角度、充装压力、水平放置位置以及放置高度等影响因素对干粉颗粒扩散的作用规律。分析对比颗粒的扩散轨迹、浓度等云图以及机舱在无风时颗粒流动情况。 本文在研究过程中运用实测数据分析和数值模拟的方法，采用计算流体力学软件对风电机舱灭火系统喷射颗粒的流动过程进行仿真研究，研究结论将为风电机舱灭火系统的设计、选择和优化提供参考。 【关键词】：风电机舱 离散相 干粉灭火装置 喷射流动 数值模拟
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 风电机组火灾的研究发展现状12-13
• 1.2.2 干粉喷射流动的研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 数值模拟理论16-21
• 2.1 基本控制方程16-17
• 2.2 湍流模型17-18
• 2.3 离散相模型18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 机舱运行时的温度数据分析21-25
• 3.1 机舱内火灾源分析21-22
• 3.2 温度数据测量系统22-23
• 3.3 数据处理与分析23-24
• 3.4 本章小结24-25
• 第4章 干粉喷射流动模拟分析25-40
• 4.1 模型的构建25-27
• 4.1.1 物理模型25-26
• 4.1.2 网格划分26
• 4.1.3 物性参数设定26-27
• 4.1.4 边界条件27
• 4.2 干粉喷射流动影响因素27-39
• 4.2.1 喷嘴角度对干粉喷射流动影响27-33
• 4.2.2 充装压力对干粉喷射流动影响33-39
• 4.3 本章小结39-40
• 第5章 干粉喷射流动多参数影响模拟分析40-58
• 5.1 机舱模型的抽象化与数值模拟处理40-43
• 5.1.1 机舱模型的抽象化40-41
• 5.1.2 机舱内的风向分析及风速测定41-42
• 5.1.3 数值模拟处理42-43
• 5.2 不同影响条件下运行机舱干粉流动的数值分析43-56
• 5.2.1 喷嘴角度的影响分析43-46
• 5.2.2 压力的影响分析46-49
• 5.2.3 灭火装置水平布置位置的影响分析49-53
• 5.2.4 灭火装置放置高度的影响分析53-56
• 5.3 本章小结56-58
• 结论58-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64

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