27.5kv gis 母线室三维温度场的数值计算 - 电工技术学报.pdf

20 11 年 12 月 电 工 技 术 学 报 Vol.26 No. 12 第26 卷第 12 期 TRAN SACTION S OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Dec. 20 11 27.5kV GIS 母线室三维温度场的数值计算 1 1 2 2 2 张俊民 侯振华 张春朋 刘卫东 姜齐荣 （1. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100 19 1 2. 清华大学电机工程与应用电子技术 北京 100084） 摘要 基于热传导微分方程、流体运动控制方程及辐射换热方程，建立了传导、对流和辐 射换热相互耦合的数学模型，并采用壁函数方法处理固体与流体界面的对流换热问题，对27.5kV GIS (gas-insulated switchgear) 开关柜母线室的三维温度场和气流场进行了数值计算与分析。仿 真中采用了六面体网格剖分，通过有限容积法对方程进行离散求解，得到了母线室内的三维温 度场与气流场的分布。计算结果表明，三工位隔离开关为温度最高部位，气体的对流使得母线 室内温度趋于均匀并使载流回路的散热效果得到了加 。进行了相关的温升实验，温度的数值 计算结果与实验结果吻合，表明了计算方法的正确性。 关键词：温度场 气流场 耦合传热 壁函数 GIS 母线室 中图分类号：TM59 1 Three Dimensional Thermal Field Numerical Calculation of 27.5kV Gas-Insulated Switchgear Bus Bar’s Cabinet Zhang J unmin 1 H ou Zhenhua1 Zhang Chunp eng2 L iu Weidong2 J iang Qirong2 （1. Beij ing University of Aeronautics and Astronautics Beij ing 100 19 1 China 2. Tsinghua University Beij ing 100084 China ） Abstract Based on the heat conduction equation, fluid governing equation and radiation heat transfer equation ; the coupled mathematical model of conduction, convection and radiation is established, the convection heat transfer problem between solid and fluid is solved by wall function ; then the three dimensional thermal and fluid fields are calculated and analyzed. The hexahedral mesh is used in simulation ; the differential equations are discretized and solved by the finite volume method. The 3D thermal field and fluid field distribution of 27.5kV GIS bus bar ’s cabinet are shown . The result shows that the highest temperature