شبیه‌سازی و تحلیل پارامتریک مسیر خنک‌کاری زیگزاگ در سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور دیسکی به‌منظور بررسی پارامترهای طراحی موثر بر شرایط خنک‌کاری

پدیده انتقال حرارت، تعیین موقعیت و دمای نقطه داغ در سیم پیچ های ترانسفورماتور، در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این اقبال ناشی از تاثیرات قابل ملاحظه این امور بر استقامت، قابلیت اطمینان و بازده عملکرد ترانسفورماتورها است. هدف اصلی در این مقاله، توسعه یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی با دقت مناسب و حجم محاسباتی متعادل برای انجام مطالعات پارامتری و به دست آوردن معیارهایی برای طراحی سیم پیچ های دیسکی با مسیر خنک کاری زیگزاگ بوده است. این دیسک ها از سیم های مسی و عایق کاغذی که به دور آنها پیچیده شده، ساخته شده اند. درنظرگرفتن این ناهمگنی، به صورت تفکیک نواحی حل برای به وجودآمدن تعداد نواحی بسیار زیاد با اندازه بسیار کوچک، توسعه مدل و به خصوص شبکه را دشوار می سازد و همچنین هزینه محاسباتی بالایی ایجاد می کند. در این مقاله با استفاده از توابع تعریف خواص روشی ارایه شده است که بدون تفکیک نواحی حل، ناهمگنی دیسک ها به لحاظ جنس و وابستگی خواص ترموفیزیک همچون هدایت حرارتی و لزجت به دما لحاظ شده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از این روش علاوه بر اینکه زمان توسعه مدل و زمان تحلیل، کاهش چشمگیری داشته، دقت تحلیل نیز در حد قابل قبولی بوده و انحراف قابل توجهی در نتایج دیده نشده است. در ادامه نیز با استفاده از قابلیت محیط نرم افزار ansys workbench در تحلیل پارامتری، تاثیر پارامترهای مختلف هندسی و عملکردی بر شرایط خنک کاری ترانسفورماتور بررسی شده و در نهایت پیشنهاداتی برای طراحی این مدل از ترانسفورماتورها ارایه شده است.

Simulation and Parametric Analysis of Zigzag Cooling Flow Path in a Disc-Type Transformer Winding to Investigate Parameters Affecting Cooling Conditions

Heat transfer phenomenon and location prediction as well as disctype transformer windings have attracted many researches in recent years. The motivation is based on noticeable effects of these issues on transformers endurance, reliability, and functionality. This paper focuses on developing a sufficiently accurate CFD model to carry out studies and address some guidelines for disctype transformer windings with zigzag cooling path with a reasonable resource . The discs composed from copper wires and paper insulators wrapped around them. Accounting for this inhomogeneity by zone distinction in CFD model results in many computational subdomains in very small size, which makes model development and mesh generation difficult and also computational costs, very high. In this paper, using definition functions, a method is introduced that for different material properties with no need to resolve solution subdomains. dependency of thermophysical properties such as conductivity, , and density have been taken care of. Results show that using , model development, and also solution time noticeably reduced without any considerable in numerical results. Furthermore, using Ansys Workbench capabilities for , i.e. geometry reconstruction and mesh generation, effects of several parameters on transformer cooling condition have been investigated. Finally, some guidelines for such transformers design have been addressed.