特高壓柔直閥廳空調(diào)噴口側(cè)送氣流組織模擬及優(yōu)化

何娜萍，肖國(guó)鋒，林雪，張宇峰

（1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510663；2.華南理工大學(xué)建筑學(xué)院，廣東廣州 510641）

0 引言

特高壓柔性直流閥廳，由于采用特殊的特高壓柔性直流輸電換流閥，對(duì)空氣凈距有特殊要求，其建筑面積、建筑高度遠(yuǎn)超以往工程［1］，同時(shí)，閥廳內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量巨大，需設(shè)置通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行降溫，使閥廳溫度控制在一定的范圍內(nèi)，保證閥廳內(nèi)電氣設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行［2-3］。

特高壓柔直閥廳一般設(shè)置全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)。受閥廳內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，閥廳內(nèi)空調(diào)氣流組織一般有三種型式［4］：（1）上送風(fēng)方式，送風(fēng)口常安裝在大廳的頂棚上，回風(fēng)口設(shè)在周邊側(cè)墻或頂棚上；（2）下送風(fēng)方式，送風(fēng)口安裝在地面上，回風(fēng)口設(shè)在頂棚或側(cè)墻上部；（3）側(cè)送風(fēng)方式，送風(fēng)口安裝在大廳周邊側(cè)墻，回風(fēng)口布置在送風(fēng)口同側(cè)下方［5-6］。其中，側(cè)送風(fēng)方式是高大空間采用最廣泛的一種送風(fēng)形式，送風(fēng)口通常為球形噴口，噴口送風(fēng)角度不同，會(huì)顯著影響室內(nèi)流場(chǎng)分布，可通過(guò)調(diào)整噴口送風(fēng)角度來(lái)改善室內(nèi)熱環(huán)境［7-8］。

對(duì)于特高壓柔直閥廳這種高大空間，非等溫的室內(nèi)氣流受到浮升力和高大空間的雙重作用，使得室內(nèi)流場(chǎng)十分復(fù)雜，難以采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段對(duì)閥廳內(nèi)氣流組織或熱環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前建筑領(lǐng)域采用的氣流組織設(shè)計(jì)方法主要有四種：射流公式法、區(qū)域化模型法、模型實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算流體力學(xué)法（Computational Fluid Dynamics，CFD）［9］。從預(yù)測(cè)成本、周期、模擬的準(zhǔn)確性及復(fù)現(xiàn)性等方面綜合考慮，目前最為理想的閥廳內(nèi)氣流組織設(shè)計(jì)方法是CFD法。

本文以國(guó)家西電東送重點(diǎn)工程烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程中的龍門(mén)換流站特高壓柔性直流極1 高端閥廳為研究對(duì)象（后文中由“閥廳”一詞指代），采用Ansys Fluent 19.2軟件對(duì)球形噴口側(cè)送方式下的閥廳進(jìn)行模擬仿真，通過(guò)分析其溫度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)、壓力場(chǎng)存在的問(wèn)題，考慮從送風(fēng)角度進(jìn)行改善，最后得到最有效的噴口送風(fēng)角度。

1 模型建立

1.1 閥廳概況

龍門(mén)換流站主體部分共有4 個(gè)閥廳：極1 高端閥廳、極1 低端閥廳、極2 高端閥廳、極2 低端閥廳。本次研究的是極1 高端閥廳。閥廳內(nèi)放置有換流閥、電抗器、避雷器、接地開(kāi)關(guān)、電流測(cè)量裝置、電壓測(cè)量裝置等諸多設(shè)備，其中換流閥是直流輸配工程的核心部件之一，其正常運(yùn)行對(duì)整個(gè)輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。閥廳內(nèi)的主要發(fā)熱設(shè)備即為換流閥。換流閥運(yùn)行過(guò)程中會(huì)通過(guò)輻射及對(duì)流傳熱的方式向閥廳散發(fā)很大的熱量，為保證換流閥體的安全運(yùn)行，閥廳內(nèi)溫度按夏季不超過(guò)45 ℃，冬季不能低于10 ℃設(shè)計(jì)，相對(duì)濕度全年控制在10%～60%。

閥廳尺寸為90.5 m×87.25 m×43.3 m（長(zhǎng)×寬×高）。閥廳內(nèi)主要發(fā)熱設(shè)備換流閥布置在閥廳中央，單個(gè)閥廳換流閥由6 個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂由兩個(gè)閥塔串聯(lián)組成，共12個(gè)閥塔，單個(gè)閥塔長(zhǎng)11.26 m，寬6.85 m，高15.35 m（其中絕緣子高度8.73 m，起支撐閥體的承重作用，不考慮發(fā)熱；閥組本體高度6.62 m，考慮發(fā)熱）。換流閥的總發(fā)熱量為800 kW。閥塔外形圖如圖1所示。

圖1 閥塔外形圖Fig.1 Valve tower outline drawing

送風(fēng)管貼著閥廳網(wǎng)架下布置，通過(guò)雙側(cè)球形噴口側(cè)送風(fēng)，回風(fēng)管布置在靠閥廳靠空調(diào)機(jī)房側(cè)墻下部。具體送風(fēng)布置圖如圖2所示。

圖2 閥廳側(cè)送方案Fig.2 Valve hall side air supply mode plan

1.2 物理模型

采用AutoCAD 及SpaceClaim 合作建模，在保留閥廳與空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)布置方案的幾何特征與物理性能的前提下，對(duì)閥廳作部分簡(jiǎn)化。將換流閥閥組本體（發(fā)熱）簡(jiǎn)化為長(zhǎng)方體；考慮到絕緣子（不發(fā)熱）及閥塔懸掛附件尺寸較小，對(duì)氣流組織影響很小，將該部分忽略；最終換流閥模型僅保留閥組主體部位。球形噴口簡(jiǎn)化為圓柱體，水平送風(fēng)，回風(fēng)口為長(zhǎng)方體，風(fēng)口規(guī)格數(shù)量如表1 所示。簡(jiǎn)化之后的閥廳模型如圖3所示。

圖3 閥廳模型圖Fig.3 Valve hall model diagram

表1 風(fēng)口規(guī)格數(shù)量Tab.1 Number of air outlet specifications

1.3 數(shù)學(xué)模型

1.3.1 模型假設(shè)為開(kāi)展數(shù)值計(jì)算，對(duì)模擬的物理現(xiàn)象作如下假設(shè)：

1）閥廳內(nèi)空氣低速流動(dòng)，視為不可壓流體，符合Boussinesq 基本假設(shè)，忽略空氣的壓縮性帶來(lái)的密度變化。

2）忽略由空氣粘滯力做功引起的耗散熱對(duì)溫度的影響。

3）空氣流動(dòng)視為穩(wěn)態(tài)湍流。

4）視閥廳內(nèi)空氣為輻射透明介質(zhì)，忽略建筑墻壁及閥廳內(nèi)物體對(duì)其的輻射換熱。

5）不考慮門(mén)的影響。

6）忽略漏風(fēng)影響，認(rèn)為房間氣密性良好。

1.3.2 湍流模型選取

CFD 數(shù)值模擬過(guò)程中，湍流模型的選擇和設(shè)置決定了迭代算法，對(duì)仿真結(jié)果的精度和速度起著至關(guān)重要的作用。由于機(jī)械送回風(fēng)口和內(nèi)部熱源的存在，閥廳內(nèi)空氣常為強(qiáng)制對(duì)流和自然對(duì)流相結(jié)合的混合流動(dòng)，流場(chǎng)多處于湍流區(qū)。室內(nèi)環(huán)境研究常用湍流模型有：Standardk-ε模型、RNGk-ε模型、Realizablek-ε模型等。各模型特點(diǎn)及適用范圍如表2所示。

表2 高大空間常用湍流模型Tab.2 Commonly used turbulence models in tall spaces

在本次模擬中，考慮近壁面流動(dòng)，由于Standardk-ε不適用于近壁區(qū)流動(dòng)情況，所以考慮上表后兩種模型。參考相關(guān)文獻(xiàn)顯示Realizablek-ε更適用于包含有射流的自由流動(dòng)，且文獻(xiàn)［14-15］通過(guò)統(tǒng)計(jì)比較得出在受限空間氣體擴(kuò)散仿真模擬中，Realizablek-ε模型的模擬效果更優(yōu)異，因此采用Realizablek-ε湍流模型，近壁面處理采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。使用SIMPLE 算法來(lái)解決壓力與速度耦合的問(wèn)題，離散方式Gradient 采用Least Squares Cell Based，Pressure 采用Standard，其余各項(xiàng)采用Second Order Upwind。

1.4 邊界條件與網(wǎng)格劃分

1.4.1 邊界條件設(shè)置

本研究主要對(duì)穩(wěn)態(tài)條件下流體流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行研究，涉及到的主要邊界條件如下：

1）固體邊界

閥廳內(nèi)由于電氣設(shè)備發(fā)熱量遠(yuǎn)大于圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱量，暫不考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)與外界的傳熱，將圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)定為絕熱邊界。

2）送風(fēng)口

采用速度邊界（速度入口，velocity inlet）。按照送風(fēng)量和送風(fēng)口的斷面面積，計(jì)算送風(fēng)速度，依據(jù)負(fù)荷計(jì)算送風(fēng)溫度，具體送風(fēng)工況如表3所示。

表3 球形噴口送風(fēng)工況Tab.3 Spherical nozzle air supply conditions

3）回風(fēng)口

采用壓力邊界（壓力出口，Pressure outlet）。根據(jù)室外大氣壓設(shè)定壓力值。

4）內(nèi)熱源

僅關(guān)注閥體表面的溫度，不關(guān)注閥體內(nèi)部的溫度分布，采用第二類(lèi)邊界條件。本研究中依據(jù)閥體總發(fā)熱量和閥體表面積設(shè)定閥體表面熱流密度為81.083W/m2。

1.4.2 網(wǎng)格劃分

采用Workbench Meshing 劃分網(wǎng)格。本研究中物理模型較為復(fù)雜，特別是送風(fēng)口為圓柱形且尺寸小，使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，在送回風(fēng)口處對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行加密。

2 模擬結(jié)果分析

由于閥廳空間較大，并且閥廳內(nèi)的換流閥布置較為對(duì)稱(chēng)，本研究選取比較有代表性的截面作為分析對(duì)象。主要截面如圖4 所示。溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)情況見(jiàn)下文。

圖4 截面位置分布圖Fig.4 The cross-section location distribution map

2.1 溫度場(chǎng)

球形噴口水平送風(fēng)情況下，發(fā)熱閥體表面溫度分布情況如圖5所示。

圖5 閥體表面溫度分布云圖Fig.5 Contour map of valve body surface temperature distribution

閥體表面最高溫度為62.93 ℃，最低溫度為43.55 ℃，平均溫度52.91 ℃，局部高溫出現(xiàn)在兩排閥體中部表面以及每列閥體相鄰的表面，這些地方由于空間狹窄無(wú)法和低溫空氣進(jìn)行充分的對(duì)流傳熱。Y軸后排閥體表面溫度整體較前方閥體溫度更高，這是由于前方風(fēng)口數(shù)量更多，送風(fēng)量較大。Y軸前排6 個(gè)閥體中，左側(cè)兩閥體表面溫度較高，右側(cè)四閥體表面溫度較低，而后排左側(cè)兩閥體表面溫度較低，右側(cè)四閥體表面溫度較高，說(shuō)明閥廳送風(fēng)氣流分布不均勻。且X軸中部閥體表面溫度較兩側(cè)閥體溫度更高，考慮是因?yàn)殚y廳長(zhǎng)度較長(zhǎng)、兩側(cè)球形噴口射程不夠所導(dǎo)致。

閥廳內(nèi)平均空氣溫度為30.30 ℃，空氣溫度分布情況如圖6和圖7所示。

圖7 Y=52 m截面溫度分布圖Fig.7 Section temperature distribution diagram when Y=52 m

觀察以上溫度分布云圖可以看出閥廳內(nèi)空氣溫度范圍為28～32 ℃，貼近閥體周?chē)目諝鉁囟容^高，送風(fēng)口處溫度最低，送風(fēng)氣流射流路徑空氣溫度較低。觀察圖6 可知，以閥體頂部為圓心，周?chē)諝鉁囟入S半徑增大依次遞減，溫度分布呈現(xiàn)圓環(huán)狀遞減趨勢(shì)，此外，由圖7 可知，i=0°時(shí)，右側(cè)低溫送風(fēng)氣流可到達(dá)右側(cè)兩閥體頂部，解釋了圖5 所示閥體右側(cè)閥體頂部溫度較低的溫度分布情況。

2.2 速度場(chǎng)

球形噴口水平送風(fēng)情況下，閥廳內(nèi)空氣平均流速為0.42 m/s，最高流速13.32 m/s，出現(xiàn)在送風(fēng)口處，回風(fēng)口最高流速為7.10 m/s。送回風(fēng)口處速度分布情況如圖8至圖12所示。

圖8 Y=44.75 m截面（過(guò)送風(fēng)口）速度分布矢量圖Fig.8 Ssection（through the air supply outlet）velocity distribution vector diagram when Y=44.75 m

圖9 Z=33.7 m截面（過(guò)送風(fēng)口）速度分布云圖Fig.9 Section（through the air supply outlet）velocity distribution cloud map when Z=33.7 m

圖10 Y=44.75 m截面（過(guò)送風(fēng)口）速度分布云圖Fig.10 Section（through the air supply outlet）velocity distribution cloud map when Y=44.75 m

圖11 Z=2.4 m截面（過(guò)回風(fēng)口）速度分布云圖Fig.11 Section（passing the return air outlet）velocity distribution cloud map when Z=2.4 m

圖12 Y=58.4m截面（過(guò)回風(fēng)口）速度分布矢量圖Fig.12 Section（passing the air outlet）velocity distribution vector diagram when Y=58.4m

觀察矢量圖8 顯示的發(fā)熱閥體周?chē)諝饬鲃?dòng)情況，可以看出在閥體表面附近有明顯的氣流上升現(xiàn)象；中部第2、3、4、5 閥體上表面存在氣流漩渦，此處下行低溫送風(fēng)氣流與上升高溫氣流相遇，旋渦中心氣流速度接近于0，這也導(dǎo)致了中部閥體溫度高于兩側(cè)閥體。圖9 顯示送風(fēng)口平均射程大約在18 m左右，相對(duì)于90.5 m的超長(zhǎng)空間來(lái)說(shuō)，射程相對(duì)較短。除送風(fēng)口處速度，閥廳空氣速度整體在1.5 m/s以下，重新設(shè)定標(biāo)尺范圍，廳內(nèi)空氣速度分布云圖如圖10所示。

圖10 顯示，閥廳內(nèi)存在靜風(fēng)區(qū)，右側(cè)下行送風(fēng)氣流可到達(dá)右側(cè)兩閥體中間，帶走閥體熱量；而左側(cè)下行送風(fēng)氣流受到熱浮升氣流的阻擋，難以下送到閥體周?chē)?，且由于左下角回風(fēng)口的設(shè)置，左側(cè)部分氣流直接繞過(guò)最左側(cè)閥體被吸入回風(fēng)口，導(dǎo)致左側(cè)第1、2 個(gè)閥體處空氣溫度較高（如圖7所示）。

回風(fēng)口處最高流速為7.10 m/s，圖12 顯示的空氣流動(dòng)規(guī)律與圖8 所示一致，均顯示閥體周?chē)忻黠@的熱浮升氣流。與圖8 不同，Y=58.4 m 截面處，左側(cè)下行氣流到達(dá)了最左側(cè)閥體頂部，而右側(cè)送風(fēng)氣流掠過(guò)右側(cè)兩閥體，在中部?jī)砷y體上部與熱浮升氣流相遇，這一氣流分布情況解釋了圖5 所示前后兩排閥體溫度分布情況的差別。

2.3 壓力場(chǎng)

閥廳內(nèi)平均壓力為42.18 Pa，由于模擬假設(shè)條件為房間密閉無(wú)泄漏，因此實(shí)際情況中，壓力值肯定比模擬值小很多。閥廳內(nèi)壓力分布情況如圖13和圖14所示。

圖13 X=34 m截面壓力分布云圖Fig.13 Section pressure distribution cloud diagram when X=34 m

圖14 Y=52 m截面壓力分布云圖Fig.14 Section pressure distribution cloud diagram when Y=52 m

以上壓力分布云圖顯示，Z軸方向存在明顯的壓力梯度，沿Z軸向上，壓力逐漸增大。按照理想氣體方程，穩(wěn)態(tài)后廳內(nèi)空氣壓力與溫度成正比，根據(jù)2.1 節(jié)溫度場(chǎng)分布情況，溫度也存在上下分層的現(xiàn)象，沿Z軸向上，廳內(nèi)空氣溫度升高，因此壓力分布存在明顯的分層現(xiàn)象。

2.4 小結(jié)

球形噴口水平側(cè)送，百葉回風(fēng)情況下，閥廳室內(nèi)空氣溫度30.30 ℃，滿足常規(guī)閥廳溫度不超過(guò)45 ℃的設(shè)計(jì)要求。閥體表面平均溫度為52.91 ℃，閥體表面溫度不均勻，存在局部高溫，最高溫度可達(dá)62.93 ℃，這是由于閥廳室內(nèi)氣流組織在局部區(qū)域不理想。水平送風(fēng)使得到達(dá)閥體表面的氣流速度較小，區(qū)域氣流速度幾乎為0，且在各閥體之間存在明顯的熱浮升氣流，向下的送風(fēng)氣流與熱浮升氣流相遇后在閥體表面產(chǎn)生漩渦，使得閥體局部區(qū)域的熱量不能及時(shí)排除，最終導(dǎo)致這些表面局部溫度較高，可能會(huì)對(duì)閥體的正常運(yùn)行造成安全隱患。

3 送風(fēng)優(yōu)化

上述球形噴口水平送風(fēng)模擬結(jié)果顯示閥體表面溫度以下考慮更改球形噴口送風(fēng)角度來(lái)改善閥廳內(nèi)部氣流組織，送風(fēng)溫度和送風(fēng)量不變，同表2 所示一致。通過(guò)修改物理模型中圓柱體送風(fēng)口與XY平面的傾角來(lái)更改送風(fēng)角度，考慮傾角i=10°、i=20°、i=30°三種情況，修改后模型局部放大圖如圖15所示。

圖15 不同送風(fēng)角度送風(fēng)口模型圖Fig.15 Model diagram of air supply outlets with different air supply angles

3.1 溫度場(chǎng)對(duì)比

不同送風(fēng)角度下，閥廳內(nèi)空氣溫度分布情況如圖16至圖19所示。

圖16 i=10°，Y=52 m截面溫度分布云圖Fig.16 Section temperature distribution cloud map when i=10°，Y=52 m

圖17 i=20°，Y=52 m截面溫度分布云圖Fig.17 Section temperature distribution cloud map when i=20°，Y=52 m

圖18 i=30°，Y=52 m截面溫度分布云圖Fig.18 Section temperature distribution cloud map when i=30°，Y=52 m

圖19 閥廳內(nèi)空氣平均溫度Fig.19 Average air temperature in valve hall

對(duì)比以上溫度分布云圖，除i=20°送風(fēng)工況，i=10°、30°工況時(shí)截面（Y=52 m）最高溫度均小于32 ℃。當(dāng)送風(fēng)傾角i=10°時(shí)，X軸右側(cè)送風(fēng)氣流很難到達(dá)閥體表面冷卻閥體，導(dǎo)致閥廳右側(cè)空氣溫度偏高。當(dāng)送風(fēng)傾角i=20°時(shí)，兩側(cè)送風(fēng)氣流將閥體周?chē)臒岣∩龤饬鲾D到中部，導(dǎo)致中部?jī)砷y體周?chē)諝鉁囟容^高。當(dāng)送風(fēng)傾角i=30°時(shí)，此截面空氣溫度最低，此時(shí)低溫送風(fēng)氣流與右側(cè)三閥體充分對(duì)流，帶走熱量，且此送風(fēng)角度下射流距離最遠(yuǎn)，各閥體下部空氣溫度較低。

不同送風(fēng)角度下，室內(nèi)平均空氣溫度差別不大，僅有0.1 ℃左右的差別，其中，噴口送風(fēng)角度為30°時(shí)，閥廳內(nèi)空氣溫度最低。

不同送風(fēng)角度下，閥廳內(nèi)閥體表面空氣溫度分布情況如圖20至圖23所示。

圖20 i=10°，閥體截面溫度分布云圖Fig.20 Valve body surface temperature distribution cloud map when i=10°

由圖20 至圖23 可知，當(dāng)送風(fēng)角度逐漸增大時(shí)，閥體表面平均溫度逐漸降低，在i=20°，閥體表面平均溫度最低為51.90 ℃，但是此送風(fēng)角度下閥體表面溫度分布很不均勻，局部地方顯著高溫，閥體表面最高溫度高達(dá)65.22 ℃；當(dāng)送風(fēng)角度增大至30°時(shí)，閥體表面平均溫度升高一點(diǎn)為52.20 ℃，此時(shí)閥體表面最高溫度為61.66 ℃，與i=20°時(shí)的閥體最高溫度相差3.5 ℃。

圖21 i=20°，閥體截面溫度分布云圖Fig.21 Valve body surface temperature distribution cloud map when i=20°，

圖22 i=30°，閥體截面溫度分布云圖Fig.22 Valve body surface temperature distribution cloud map when i=30°

圖23 閥體表面最低溫度、平均溫度、最高溫度Fig.23 The minimum temperature，average temperature and maximum temperature of the valve body surface

送風(fēng)角度會(huì)顯著影響閥體表面溫度。相比較而言，當(dāng)送風(fēng)角度為30°時(shí)，由于閥體表面最低溫度、最高溫度、平均溫度均處于較低值，此種送風(fēng)角度下閥體表面溫度分布更為均勻。

3.2 速度場(chǎng)對(duì)比

不同送風(fēng)角度下，閥廳內(nèi)氣流速度分布情況如圖24至圖26所示。

圖24 i=10°，Y=44.75 m截面速度分布矢量圖Fig.24 Section velocity distribution vector diagram when i=10°，Y=44.75 m

圖25 i=20°，Y=44.75 m截面速度分布矢量圖Fig.25 Section velocity distribution vector diagram when i=20°，Y=44.75 m

圖26 i=30°，Y=44.75m截面速度分布矢量圖Fig.26 Section velocity distribution vector diagram when i=30°，Y=44.75m

觀察以上速度分布矢量圖，不同送風(fēng)角度下，送風(fēng)口最大速度均在13.2 m/s 左右，閥體周?chē)捕即嬖跓岣∩龤饬?，與水平送風(fēng)情況不同，當(dāng)傾角稍微向下時(shí)，閥體底部的熱浮升氣流速度較大，可有效帶走閥體底部熱量，閥體上表面氣流漩渦情況也有所改善。i=10°時(shí)，下行送風(fēng)氣流與熱浮升氣流在閥體上部相遇，最右側(cè)閥體區(qū)域出現(xiàn)靜風(fēng)區(qū)；i=20°時(shí)，閥廳內(nèi)空氣整體流速較大，左右兩側(cè)送風(fēng)氣流均到達(dá)左右側(cè)閥體頂部，但是此時(shí)中部4 閥體周?chē)嬖跉饬麂鰷u，會(huì)導(dǎo)致閥體局部高溫；i=30°時(shí)，閥體周?chē)諝饬魉佥^大，右側(cè)送風(fēng)氣流可到達(dá)閥體頂部并與右側(cè)閥體發(fā)生充分對(duì)流，但是左側(cè)送風(fēng)氣流與熱浮升氣流在閥體上部空間相遇，導(dǎo)致最左側(cè)閥體處空氣溫度較高。由此可見(jiàn)，送風(fēng)角度不同可顯著影響閥廳內(nèi)速度場(chǎng)分布，從而影響閥廳內(nèi)空氣溫度分布情況。不同送風(fēng)角度下，閥廳內(nèi)氣流分布都不均勻。

不同送風(fēng)角度下，閥廳內(nèi)空氣平均速度如圖27所示。

圖27 閥廳內(nèi)空氣平均速度Fig.27 Average speed of air in valve hall

如圖所示，當(dāng)送風(fēng)角度為20°時(shí)，閥廳內(nèi)空氣平均速度最大，其余送風(fēng)角度下閥廳平均氣流速度相差不大。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)特高壓柔直閥廳球形噴口送風(fēng)情況進(jìn)行仿真模擬分析，得出以下結(jié)論：

1）球形噴口水平側(cè)送，百葉回風(fēng)情況下，閥廳室內(nèi)氣流組織在局部區(qū)域不理想。閥廳室內(nèi)空氣平均溫度30.30 ℃，滿足閥廳溫度不超過(guò)45 ℃的設(shè)計(jì)要求。閥體表面平均溫度為52.91 ℃，閥體表面溫度不均勻，存在局部高溫，最高溫度可達(dá)62.93 ℃。

2）夏季球形噴口送風(fēng)時(shí)，最優(yōu)噴口傾角i=30°。當(dāng)噴口送風(fēng)角度不同時(shí)，閥廳內(nèi)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)分布情況發(fā)生變化。送風(fēng)角度為30°時(shí)，閥體表面平均溫度也較低，此時(shí)閥體表面溫度分布較其他送風(fēng)工況均勻，閥體表面最高溫度是四種送風(fēng)情況下最低的。

3）送風(fēng)角度對(duì)于廳內(nèi)空氣平均溫度、平均風(fēng)速影響較小，各送風(fēng)角度下室內(nèi)空氣平均溫度差值在0.1 ℃左右，平均風(fēng)速差值在0.1 m/s 左右，其中i=30°時(shí)，室內(nèi)空氣平均溫度最低，i=20°時(shí)，室內(nèi)空氣平均流速最大。

閥廳現(xiàn)場(chǎng)照片