Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting
A detailed review of the existing design of brush contact devices for 200 MW to 600 MW turbo-generators is performed. The peculiarities of brush contact devices working in tandem with turbo-generators of various firms are considered. The main causes of damage are indicated and the ways of developmen...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/135416 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-135416 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
brush contact device thermal state three-dimensional setting UDC 621.313.322-82 аппарат щеткодержателей тепловое состояние трехмерное моделирование УДК 621.313.322-82 апарат щіткотримача тепловий стан тривимірне моделювання УДК 621.313.322-82 |
| spellingShingle |
brush contact device thermal state three-dimensional setting UDC 621.313.322-82 аппарат щеткодержателей тепловое состояние трехмерное моделирование УДК 621.313.322-82 апарат щіткотримача тепловий стан тривимірне моделювання УДК 621.313.322-82 Tretiak, O. V. Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| topic_facet |
brush contact device thermal state three-dimensional setting UDC 621.313.322-82 аппарат щеткодержателей тепловое состояние трехмерное моделирование УДК 621.313.322-82 апарат щіткотримача тепловий стан тривимірне моделювання УДК 621.313.322-82 |
| format |
Article |
| author |
Tretiak, O. V. |
| author_facet |
Tretiak, O. V. |
| author_sort |
Tretiak, O. V. |
| title |
Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| title_short |
Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| title_full |
Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| title_fullStr |
Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| title_full_unstemmed |
Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| title_sort |
mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting |
| title_alt |
Математическое моделирование теплового состояния аппарата щеткодержателей в трехмерной постановке Математичне моделювання теплового стану апарату щіткотримачів в тривимірній постановці |
| description |
A detailed review of the existing design of brush contact devices for 200 MW to 600 MW turbo-generators is performed. The peculiarities of brush contact devices working in tandem with turbo-generators of various firms are considered. The main causes of damage are indicated and the ways of development and improvement of the existing design are indicated. An analysis of the methods of calculating heat releases in a brush contact device caused by heat releases of different nature was performed. The most optimal variant of estimation of the influence of a contact spot and quality of brushes on the value of heat releases is specified. The possibility of performing a three-dimensional computation, using the results of the analytical computation together with the CFD method, is shown. For the first time, a computation was performed and an improved method was developed for determining the thermal state of a brush contact device for high and medium-power turbo-generators. It is shown that the temperature values obtained as a result of simulating the thermal state of a brush contact device in the SolidWorks Flow Simulation environment meet the requirements for newly designed electric machines. As criteria for the convergence of the solution, the following values for volume were chosen: minimum, average, and maximum static pressure, average mass flow rate; average heat flux on the indicated surfaces. The calculation was performed until the convergence criterion was reached and at least three purges of the computation area were executed. The calculated error does not exceed the measuring error, which makes it possible to evaluate the operability of a brush contact device at the design stages, and the values obtained do not exceed the maximum permissible temperatures in accordance with the requirements of the normative and technical documentation. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/135416 |
| work_keys_str_mv |
AT tretiakov mathematicalsimulationofthermalconditionofabrushcontactdeviceinathreedimensionalsetting AT tretiakov matematičeskoemodelirovanieteplovogosostoâniâapparataŝetkoderžatelejvtrehmernojpostanovke AT tretiakov matematičnemodelûvannâteplovogostanuaparatuŝítkotrimačívvtrivimírníjpostanovcí |
| first_indexed |
2024-09-01T17:36:59Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:36:59Z |
| _version_ |
1809016128368803840 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1354162018-07-02T09:20:09Z Mathematical simulation of thermal condition of a brush contact device in a three-dimensional setting Математическое моделирование теплового состояния аппарата щеткодержателей в трехмерной постановке Математичне моделювання теплового стану апарату щіткотримачів в тривимірній постановці Tretiak, O. V. brush contact device thermal state three-dimensional setting UDC 621.313.322-82 аппарат щеткодержателей тепловое состояние трехмерное моделирование УДК 621.313.322-82 апарат щіткотримача тепловий стан тривимірне моделювання УДК 621.313.322-82 A detailed review of the existing design of brush contact devices for 200 MW to 600 MW turbo-generators is performed. The peculiarities of brush contact devices working in tandem with turbo-generators of various firms are considered. The main causes of damage are indicated and the ways of development and improvement of the existing design are indicated. An analysis of the methods of calculating heat releases in a brush contact device caused by heat releases of different nature was performed. The most optimal variant of estimation of the influence of a contact spot and quality of brushes on the value of heat releases is specified. The possibility of performing a three-dimensional computation, using the results of the analytical computation together with the CFD method, is shown. For the first time, a computation was performed and an improved method was developed for determining the thermal state of a brush contact device for high and medium-power turbo-generators. It is shown that the temperature values obtained as a result of simulating the thermal state of a brush contact device in the SolidWorks Flow Simulation environment meet the requirements for newly designed electric machines. As criteria for the convergence of the solution, the following values for volume were chosen: minimum, average, and maximum static pressure, average mass flow rate; average heat flux on the indicated surfaces. The calculation was performed until the convergence criterion was reached and at least three purges of the computation area were executed. The calculated error does not exceed the measuring error, which makes it possible to evaluate the operability of a brush contact device at the design stages, and the values obtained do not exceed the maximum permissible temperatures in accordance with the requirements of the normative and technical documentation. Проведен детальный анализ конструкции аппарата щеткодержателей для турбогенераторов мощностью от 200 до 600 МВт. Показаны основные причины повреждений и определены пути развития и усовершенствования существующей конструкции. Выполнен анализ методик расчета тепловыделений, обусловленных разными факторами по своей природе. Показана возможность выполнения трехмерного расчета с использованием результатов аналитического расчета совместно с методом CFD. Впервые выполнен расчет и разработана методика для определения теплового состояния аппарата щеткодержателей для турбогенераторов большой и средней мощности в трехмерной постановке. Проведено детальний огляд існуючих конструкцій щіткоконтактних пристроїв для турбогенераторів від 200 МВт до 600 МВт. Розглянуто особливості апаратів щіткотримачів, що працюють разом з турбогенераторами різних фірм. Вказано основні причини пошкоджень та шляхи розвитку і вдосконалення існуючих конструкцій. Проведено аналіз методів розрахунку тепловиділень, що визначаються явищами різної природи. Встановлено найбільш оптимальний варіант оцінки впливу контакту та якості щіток на величину теплових виділень. Представлена можливість здійснення тривимірного розрахунку з використанням результатів аналітичного обчислення разом з методом CFD. Вперше було виконано обчислення та розроблено вдосконалений метод визначення теплового стану апаратів щіткотримачів для високо- та середньо-потужних турбогенераторів. Показано, що значення температури, отримані в результаті імітації теплового стану контактного пристрою, для щітки в середовищі моделювання потоку SolidWorks відповідають вимогам нових електричних машин. В якості критеріїв збіжності потоку були обрані наступні величини для об'єму: мінімальне, середнє та максимальне значення статичного тиску, середня масова витрата; середній тепловий потік на зазначених поверхнях. Розрахунок виконувався до досягнення критерію збіжності та виконання більш ніж трьох продувок обчислення. Розрахункова похибка не перевищує похибки вимірювання, що дає змогу оцінити працездатність апарату щіткотримачів на етапах проектування, а отримані значення температур не перевищують максимально допустимих відповідно до вимог нормативно-технічної документації. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2018-06-26 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/135416 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 21 No. 2 (2018); 19-24 Проблемы машиностроения; Том 21 № 2 (2018); 19-24 Проблеми машинобудування; Том 21 № 2 (2018); 19-24 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/135416/132291 https://journals.uran.ua/jme/article/view/135416/132517 Copyright (c) 2018 O. V. Tretiak https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |