水轮发电机多物理场数值分析及优化设计方法研究

多物理场的分析和计算是水轮发电机设计的重要内容之一,场的分布情况直接影响发电机的工作性能和工作稳定性。使用传统经验公式能够很方便地对发电机的关键参数进行估算,使用有限元分析方法可以直接观测到水轮发电机内部各物理场的分布情况。结合两者,发挥各自的优势,可以更好地为实际设计工作服务,可以满足更高的分析设计精度要求。论文针对以上问题展开研究,主要研究内容和成果体现在以下几个方面。 研究了水轮发电机内部的电磁场分布,使用传统经验公式和数值计算两种方法进行了计算和分析,建立了立式水轮发电机的二维空载电磁场分析模型。 研究了耦合场分析方法,基于耦合的基本原理,对电机内部流固热耦合场进行了分析和研究,建立了立式水轮发电机的三维通风散热耦合场分析模型。 研究了有限元分析软件中的命令流操作,满足参数驱动分析的要求,为知识复用做准备,提出了参数化建模分析的具体方法。 研究了根据设计需求使用NSGA-II算法对水轮发电机的关键参数进行优化设计,以达到更好的使用性能和更好的工作稳定性。 研究了使用Visual C++搭建水轮发电机综合优化设计平台,该平台涵盖了水轮发电机的电磁、通风、散热和振动性能的分析以及对关键参数的优化设计等功能。 本文的研究工作对于水轮发电机的分析和设计工作具有重要意义。