模型计算及分析计算模型针对发电机的结构特征，将转子、绝缘套筒以及它们之间流体流动区域作为整个计算区域，考虑到结构的周期性对称条件，采用1/64的周期性三维计算模型，如所示。将铜端环、铜条、铁芯分为不同的区域，分别赋予各自的体积发热率来模拟转子的热损耗。

　　定子侧空气玻璃钢绝缘套管出口转子空气进口计算模型计算域示意。边界条件1）玻璃钢套筒壁面为定温边界条件；2）冷却空气进出口分别设为压力进口和压力出口边界条件；3）和外部空气接触的壁面采用第三类边界条件，输入表面对流换热系数和环境温度值。

　　计算结果与分析计算用发电机的特性数据为：转速1485r/min；转子外径394.5mm；套筒壁厚1.5mm；转子与套筒间隙1.5mm；转子发热损耗5.8kW；定子侧的蒸发温度为60℃。分别计算了发电机在自然通风状态和进出口通风压差为1kPa、2kPa、3kPa、4kPa条件下发电机转子的冷却状况和温度场分布。计算结果表明，自然通风条件下，冷却效果差，转子表面温度最高；采用轴向强迫通风，转子表面温度有所降低，但是并不显著；加大进出口通风压差，冷却效果有所改善，转子表面最高温度逐渐降低。列出了各种计算工况下转子表面最高温度及通过气隙的通风流量。、分别给出了进出口压差为1kPa和4kPa条件下转子轴向一个切面的温度场分布。

　　和显示了进出口压差为4kPa条件下进出口轴向切面流体流动迹线，从中可以看出，由于转子高速转动，同时套筒和转子间的气隙很小，产生很大的流动阻力，冷却空气在进入转子气隙前轴向产生很显著的绕流，在转子的出口气腔内产生显著的回流现象，出现很大的涡，给流动和冷却带来了困难和不利的结果。因此，针对这种特殊结构的异步发电机转子冷却问题，在采用轴向通风冷却方式时，要保证转子表面温度满足设计要求，需要很大的进出口压差来保证足够的通风流量，有必要对采用的风机形式和设计要求提出特殊的要求。

　　计算结果计算工况转子表面最高温度/℃气隙通风流量/m3h-1自然通风1640进出口压差1kPa15968.5进出口压差2kPa152124.9进出口压差3kPa146172.3进出口压差4kPa141215.2进出口压差为1kPa轴向切面温度分布（单位：K）进出口压差为4kPa轴向切面温度分布（单位：K）进口处流动迹线图出口处流动轨线试验结果对比为了验证仿真计算方法的正确性和可靠性，用315kW试验发电机进行了试验，通过试验测量数据和数值仿真结果对比对计算模型进行验证。在试验中，在套筒和转子表面分别贴感温片来测量发电机运行过程中玻璃钢套筒和转子表面的温度分布情况，并通过流量传感器和压力传感器对通风流量和进出口流道压力进行测量。为简化试验系统，在试验过程中，定子侧未采用蒸发冷却，而采用传统的通风冷却方式，因此，计算中通过输入测量得到的玻璃钢套筒内壁温度作为温度边界条件进行模拟计算。是试验发电机温度测点位置示意图。

　　转子感温片玻璃钢套筒试验发电机温度测量位置示意图自然通风工况计算结果与实测温度对比试验发电机进行了二种工况的试验：1）转子轴向两端自然通风工况；2）转子轴向强迫通风工况。

　　和分别显示了试验发电机在试验工况下转子表面温度分布计算结果和试验数据的对比，从结果对比可以看出，数值计算结果和试验数据吻合较好，验证了数值仿真计算模型和方法的有效性和可靠性。

　　强迫通风工况计算结果与实测温度对比结语本文基于CFD流体计算软件FLUENT，建立了定子蒸发冷却特种异步发电机转子通风冷却过程的数值仿真模型，对不同通风冷却条件下冷却流体流动和转子温度场分布情况进行了数值模拟，数值计算结果同试验发电机的试验数据吻合良好，验证了计算模型和方法的可行性和可靠性。计算表明，由于转子高速转动，以及转子和套筒间气隙很小，通过转子和套筒之间气隙进行轴向通风冷却通风阻力很大，因此，要保证转子表面温度满足设计要求，需要对采用的风机提出特殊的设计要求，以满足需要的压头和流通风量。