军用通信电源机组舱通风散热的数值模拟

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军用通信电源机组舱是我军“十五”期间军用通信车的新装备,其中,舱内机组的通风散热常常是影响整个装备正常工作的重要部分。目前,在机组舱通风散热的设计中,只是简单地考虑了散热所需的风量,而没有考虑通风散热的具体方式和效率,这不但造成了整个装备对资源的浪费,同时还增加了机组舱的噪声和降低了机组舱的隐身能力。在通信车载电源机组舱装备全军以后,使用人员的反馈信息表明,在某些恶劣条件下,发电机组会因为温度过高而不能正常工作。因此,解决机组舱的通风散热是当前急需解决的一个主要问题。本文以中国人民解放军重庆通信学院四系所设计的机组舱为研究对象,采用著名ANSYS软件的FLOTRAN模块对系统进行数值模拟,以便为系统的设计和运行提供切实可行的理论基础。论文对舱内空气、发电机组和公用消声器进行了整体建模和网格划分,施加机组舱模型的边界条件和载荷,采用标准k-ε等多个模型来分别模拟机组舱通风散热的空气湍流流动,采用SIMPLEF和SIMPLEN两种不同的数值算法以及一阶MSU和二阶SUPG的对流项分离方案来对流动模型进行运算。模拟结果得出如下结论:标准k-ε模型对系统流动模拟是适合的;SIMPLEN算法收敛更快,满足运算的需要;采用二阶SUPG的对流项分离方案可以获得更高的计算精度。机组舱应只开启工作机组侧的进风口,且把抽风机设置在机组舱中部,使进风口靠下和使抽风机靠下均能增强机组的通风散热,但使进风口靠下是增强通风散热的主要影响因素。当使进风口靠下,抽风机位置也靠下时,最能增强机组舱的通风散热,机组各侧平均温度和最高温度都可以降低(超过2℃)。这样的布置既能达到增强机组通风散热的要求,又能减小进风口的噪音。 采用ANSYS软件的FLOTRAN模块能够较为准确地对机组舱的通风散热进行数值模拟,真实地反映舱内的空气流动情况和温度分布情况。
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