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强迫风冷机柜CFD热分析


概述

 

2.5MW低压隔离柜,在夏天高温时因柜内温度过高,互感器融化,为了找出导致互感器融化的具体发热源和热传导路径,需要对柜体散热性能进行评估,同时结合结构设计对柜体的下一步整改提出具体实施方案。使用Flotherm对低压隔离柜进行CFD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,分析通道布局、结构件工艺性、连接方式等,找出热设计解决方案。


几何模型


原低压隔离柜模型如下,柜体内部尺寸为:0.8×0.6×2.09m^3,轴测图如下: 

 

网格划分


网格类型采用笛卡尔网格,并对互感器和互感器区域的铜排进行网格局部加密。网格单元数为2534112,网格长宽比为17.4012。

1 计算域网格数据统计

min(m)

max(m)

Min size

X

0

0.80

最小网格控制体

0.7146636mm

Y

0

2.09

最大网格控制体

13.815mm

Z

0

0.60

总网格数

2534112

 

计算工况

 

2工况表设置

工况条件

内容

备注

1

外界环境温度为45℃,流体入口边界温度为45

2

柜体外表面为自然对流条件

3

不启用辐射

4

启用内部强迫风冷

边界条件

 

5.1 流体边界条件


流体进口为2个通风窗,通风窗的结构尺寸为205*205,位于机柜的前门板下方,流体出口为后门板上2个小的轴流风机,前风扇的最大流量为0.1165417,最大静压为169Pa。

 

5.2 热源条件


隔离柜内各热源为18根进入电缆、18根出线电缆、铜排,发热量以焦耳热进行设定:

3 热边界条件设置

名称

电缆

隔离开关级母排

分流排

电流(A)

400A

2400

1200

电压

690V

 

18根电缆每根电缆为185平方,铜芯及铜排的导热系数为385 W/(mK).

 

5.3 模型设置


模型的计算采用Flotherm,湍流模型采用零方程模型,采用三维稳态换热计算。

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