1.一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:步骤1:建立双水内冷同步调相机三维模型;步骤2:对双水内冷同步调相机三维模型进行网格划分;步骤3:确定双水内冷同步调相机三维模型中材料属性;步骤4:计算不同工况下同步调相机励磁电流与电枢电流,以拟合出双水内冷同步调相机的V型曲线,其中,自变量为励磁电流,因变量为电枢电流;步骤5:计算双水内冷同步调相机的生热率,将生热率作为温度场仿真所需的热功率载荷;步骤6:计算定子内表面、外表面以及转子外表面与冷却风的对流换热系数,计算定子线圈和转子线圈中的空心导线与冷却水的对流换热系数,作为温度场仿真边界条件;步骤7:根据步骤5得到的生热率和步骤6得到的对流换热系数,仿真双水内冷同步调相机的温度场;步骤8:建立冷却水流速、空心导线与冷却水之间的对流换热系数的函数关系,其中,自变量为冷却水流速,因变量为空心导线与冷却水之间的对流换热系数;步骤9:在已完成的双水内冷同步调相机温度场仿真的基础上,进行双水内冷同步调相机温度场的计算;步骤9中,在已完成的双水内冷同步调相机温度场仿真的基础上,将步骤4拟合得到的双水内冷同步调相机的V型曲线,以及步骤8建立的冷却水流速、空心导线与冷却水之间的对流换热系数之间的函数,作为内置函数,自定义变量电枢铜耗P Cu 、励磁铜耗P f 、电枢电流I Cu 和励磁电流I f ,输入不同的励磁电流、冷却水流速即可进行双水内冷同步调相机温度场的计算;步骤10:对双水内冷同步调相机温度场进行三维可视化显示。
2.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤1中,建立双水内冷同步调相机三维模型时,将实心铜导线、匝间绝缘、空心铜导线简化为一个整体的导热体。
3.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤2中,对双水内冷同步调相机三维模型采用最大的网格密度进行网格划分。
4.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤3所述材料属性包括材料的电导率、导热系数和比热容。
5.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤4中,根据双水内冷同步调相机的二维模型,在Maxwell软件中,采用外电路的形式,计算不同工况下同步调相机励磁电流与电枢电流,以拟合出双水内冷同步调相机的V型曲线,其中,自变量为励磁电流,因变量为电枢电流。
6.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤5中,生热率q计算公式为:q=P/V;式中,q、P、V分别为实体单元的生热率、功率损耗和体积;功率损耗P包括铜耗与铁耗;其中,铁耗为已知常数498kW;铜耗分为励磁电流通过铜导线产生的励磁铜耗P f 和电枢电流通过铜导线产生的电枢铜耗P Cu ;励磁铜耗的P f 计算公式为: 其中,P fN 为额定工况下的励磁铜耗,I Fn 为额定励磁电流,I f 为变量励磁电流;电枢铜耗P Cu 的计算公式为: 其中P CuN 为额定工况下电枢铜耗,I N 为额定电枢电流。
7.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤6中,设置定子内表面与外表面、转子外表面为散热面;定子内表面和转子外表面与冷却风的对流换热系数均为 定子外表面与冷却风的对流换热系数为: 空心导线与冷却水的对流换热系数为: 其中,v e 为转子圆周速度,v i 取经验值5m/s;N uf 为流体的努塞尔系数,N uf =0.023Re 0.8 Pr 0.4 ,Pr为普朗特数,Re为雷诺数, v、ρ、μ分别为冷却水流速、冷却水密度、动力粘度;λ f 为流体的导热系数,d为冷却水管道的直径。
8.根据权利要求1所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法,其特征在于:步骤10中,利用COMSOL软件的App开发器模块对已完成温度场计算、步骤9定义变量和步骤8数学函数的双水内冷同步调相机进行温度场三维可视化显示。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种双水内冷同步调相机温度场三维可视化方法的双水内冷同步调相机温度场三维可视化系统,其特征在于:所述系统包括:建模模块,用于建立双水内冷同步调相机三维模型;网关划分模块,用于对双水内冷同步调相机三维模型进行网格划分;材料属性设置模块,用于确定双水内冷同步调相机三维模型中材料属性;第一计算模块,用于计算不同工况下同步调相机励磁电流与电枢电流,以拟合出双水内冷同步调相机的V型曲线,其中,自变量为励磁电流,因变量为电枢电流;第二计算模块,用于计算双水内冷同步调相机的生热率,将生热率作为温度场仿真所需的热功率载荷;第三计算模块,用于计算定子内表面、外表面以及转子外表面与冷却风的对流换热系数,计算定子线圈和转子线圈中的空心导线与冷却水的对流换热系数,作为温度场仿真边界条件;仿真模块,用于根据生热率和对流换热系数,仿真双水内冷同步调相机的温度场;函数关系建立模块,用于建立冷却水流速、空心导线与冷却水之间的对流换热系数的函数关系,其中,自变量为冷却水流速,因变量为空心导线与冷却水之间的对流换热系数;温度场计算模块,用于在已完成的双水内冷同步调相机温度场仿真的基础上,进行双水内冷同步调相机温度场的计算;三维可视化显示模块,用于对双水内冷同步调相机温度场进行三维可视化显示。