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3MW主控热设计仿真计算案例

概述

3MW主控柜采用了整合方案,为了确定整合方案对于柜体的散热影响,需要对整合后柜体的散热性能进行评估。使用CFD对3MW主控柜进行热仿真分析,通过分析柜体中各器件的的温度场、柜内空气流场分布,找出柜内温度最高点,分析冷却气流的通道是否合理,为下一步的优化提供必要的参考依据。

 

1.1 几何模型

 

主控柜模型如下,总体尺寸为:1.75×2×0.696m^3,其中右下角的水冷空间部分忽略。

 

1.2 计算工况

表1  工况表设置

工况条件

内容

备注

1

外界环境温度为50℃,流体入口边界温度为50

2

柜体外表面为自然对流条件

3

启用辐射

4

启用内部自然对流


1.3 边界条件
 
1.3.1 流体边界条件
 
流体进口为4个grille,通风面积比率为1.0;流体出口为两个前风扇和一个侧风扇,前风扇的最大流量为0.06028m^3/s,最大静压为113Pa,侧风扇的最大流量为0.1m^3/s,最大静压为160Pa。
 

1.3.2 热源条件


主控内各热源分布如下图所示,各热源发热量为:

表2  热边界条件设置

名称

长(m)

宽(m)

高(m)

功率(w)

变压器

0.7

0.325

0.654

1700

电源

0.067

0.1115

0.13

50

PLC

0.599

0.0595

0.118

10

UPS

0.1875

0.42

0.335

45

结果分析

 

2.1 迭代收敛


计算残差收敛,连续性和速度分量以及的残差小于
1e-03,监控点温度已经趋平,满足收敛要求条件。

 

2.2 流场结果分析


从侧面分布图可以看到,变压器空间里,空气主要从变压器底部和变压器前方流过,从其侧面和后面流过的空气较少,且速度较低。

 

 

正面/侧面流线分布


 

 

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