220MW空冷汽轮发电机定子采用三风区结构，转子本体段拟采用与日本三菱燃机技术相似的径向通风方式，转子线圈端部采用内冷通风。通风结构示意图如所示。

　　燃机转子本体段采用径向出风孔结构，由风扇抽入的冷风从两端护环下进入转子副槽，空气沿轴向流动，再经转子旋转产生的压力压入转子线圈的径向风孔，冷却转子线圈后到达气隙，与定子冷风区出风混合后经热风区风沟到达铁心背部，最后进入冷却器，形成循环风路。转子单线棒轴向共60个径向通风孔，槽楔出风口为圆形孔，由于发电机转子区域的流动与换热问题在圆周方向具有对称性，并且电机轴向对称，为了减小计算规模，我们选择了转子的单根线棒的一半作为分析对象，建立了三维实体模型，并进行网格剖分。

　　副槽、线棒、楔下垫条通风孔由于形状不规则，采用非结构化网格（T- grid）进行剖分，线棒通风孔采用结构化网格（Hex）进行剖分，由于通风孔成扁长方体，最窄边共剖分五层，利于空气流通，槽楔出风孔也采用H ex剖分。整个计算区域剖分为约215万个有限体单元， 104万个节点。其中，空气部分为一个域，转子线圈为一个域。当电机运转时内部空气的流动由于旋转及电机结构的复杂性，空气的流动处于高Re数区，因此在流动模型的选取时采用了RNG k- E模型，同时有热量交换，因此在转子线圈上需附加能量源项，其中，转子线圈上的能量源项值为600000 W /m 3。在进风侧的端面设为空气入口，按网络计算副槽入口压力给定，以Pressure- in let边界设定气体流入压力为2245Pa，进入的空气温度为313K（ 40e ）。出风侧为槽楔出风口端面，设为Pressure- outlet边界，边界压力设为0Pa.其余区域采用默认边界。迭代580次左右各项指标趋于收敛。计算结果进行后处理。首先，我们用上述步骤计算了从三菱引进的燃机转子本体段空气流场。转子单根线棒从端头至中心出风孔孔径和个数依次为： <13 @2， <10 @10， <13 @15， <18 @ 3.副槽采用通孔结构，中间无台阶。计算结果表明，由于转子旋转作用，线棒端部副槽入口侧空气压力小于线棒中部副槽内空气压力，而且边端出风孔孔径小，中间出风孔大，导致线棒中部出风风量大，边端出风风量小，转子线棒温度不均，中间低，两端温度过高。

　　再此基础上，进行了第二个方案的计算，即槽楔出风孔直径取为<15.计算结果表明，副槽中转子端部流体速度大于中部，中部径向风孔风量大大高于端部风孔，由于径向孔尺寸一致，孔中风速与风量将成正比，因此中部径向风孔中平均风速大大高于端部风孔。由于散热系数与风速几乎成正比关系，因此风速大的风孔散热好。

　　风孔内流体成涡流状态，靠近端部的风孔迎风侧散热系数最大达到250W /m 2 K，背风侧风速极低，散热系数极低；而靠近中部的风孔涡流状态不明显，平均风速又较高，因此散热系数较高，达到125W /m 2 K左右。散热系数的不均匀导致线棒温度分布极为不均，端部副槽入口侧线棒温度达到138e ，而线棒中部仅70e.

　　经过以上计算分析，可知槽楔出风孔孔径大小将对风量的分布起关键作用。而端部孔径小中部孔径大的设计显然更会导致温度分布不均匀。因此，在220MW空冷发电机设计中，转子风路设计将本着端部出风孔径大，中部出风孔径小的原则。

　　在此原则指导下，我们又作了多方案的计算分析对比工作。在以上各方案的计算分析中我们还特别分析了副槽中台阶对温度的影响。由于台阶的存在，导致台阶前流体压力增大，出风风量增加，台阶前温度将略为降低。因此可调节此台阶的位置与高度，从而改善转子线棒温度的不均匀度。

　　最后，我们选定最优方案为方案4，出风孔孔径为<18 @5， <16 @10， <14 @7，<13 @10，台阶位于出风孔13和14之间，台阶高度7. 5mm.按方案4进行计算，计算区域内空气总流量为0. 2968kg /s，通过CFD计算分析，我们选定最优方案为方案4，出风孔孔径由线棒端部至中部依次为< 18 @5， <16 @10， <14 @7， <13 @10，台阶位于出风孔13和14之间，台阶高度7. 5mm.此结构的转子线棒出风孔风量分布平均，转子温度沿轴向分布非常均匀。通过此次计算，提供了220MW空冷汽轮发电机的最优转子通风方案，为以后的更大容量电机的研发制造打下基础。