一种机舱环境控制方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及海上风电机组领域，特别涉及一种机舱环境控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、相比于陆上风电场，海上风电场的风电机组面临着多盐雾、高湿度的运行环境，对整机的密封、防腐提出了更高的要求。在机舱密封的条件下，海上风电机组通常采用水冷散热的方式，如齿轮箱为油-水冷却、发电机为空-水冷却等。虽然水冷散热效率高于空冷，但余热仍不可避免，这些部件产生的余热以高壁面温度的形式向机舱空间散发热量。除了部件余热外，紧凑的机舱结构、太阳辐射、控制柜和辅变运行产热等都对机舱空间的热环境带来了不利的影响。因此，除了对具体部件采用水冷散热的方式外，海上风电机组也通常采用水冷散热的方式控制机舱空间的热环境，以满足机舱部件运行环境温度要求。

2、舱内空-水换热器是海上风电机组机舱热环境控制水冷系统的重要设备。换热功率、冷却风扇性能、回风温度等是设备选型的关键依据，目前行业上通常采用传统理论设计的方式确定。但这种方式对换热功率和回风温度只能估算，为了避免过温风险，往往冗余量较大，造成机舱环控水冷系统的经济性不佳。因此，如何更加精确地确定机舱热环境控制水冷系统的相关参数，并进行机舱的环境控制是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机舱环境控制方法、装置、设备及存储介质，通过将风电机组机舱的数值仿真与理论设计结合，更加准确地计算关键参数，为机舱环控水冷系统提供技术支撑，并且能够评估系统散热效果，避免机组运行时的过温风险。其具体方案如下：

2、第一方面，本技术提供了一种机舱环境控制方法，包括：

3、通过预设三维建模软件建立海上风电机组机舱的三维流场模型，并对所述三维流场模型进行网格划分；所述三维流场模型中包括所述海上风电机组机舱中的换热器内的流场，所述流场为基于所述换热器中的轴流风扇和换热板形成的流场；

4、对进行网格划分后的所述三维流场模型进行数值仿真，并根据得到的第一数值仿真结果确定所述轴流风扇的风量；

5、利用预设换热器换热性能理论计算书根据所述风量确定所述轴流风扇的出风温度；

6、删除所述三维流场模型中的所述换热器内的所述流场，得到热流场模型，并对所述热流场模型进行网格划分；

7、根据所述风量和所述出风温度对进行网格划分后的所述热流场模型进行数值仿真，并根据得到的第二数值仿真结果判断当前的机舱环境是否满足预设散热条件，以根据判断结果调整所述海上风电机组机舱对应的设备参数。

8、可选的，所述对所述三维流场模型进行网格划分，包括：

9、根据所述海上风电机组机舱中的结构件尺寸对所述三维流场模型进行面网格划分，并对所述三维流场模型进行体网格划分，以及对所述海上风电机组机舱中的机舱壁面进行边界层网格划分。

10、可选的，所述删除所述三维流场模型中的所述换热器内的所述流场，得到热流场模型，并对所述热流场模型进行网格划分，包括：

11、删除所述三维流场模型中的所述换热器内的所述流场，保留所述换热板和所述轴流风扇的外形结构，以得到所述热流场模型，并对所述热流场模型依次进行面网格划分和体网格划分。

12、可选的，所述对进行网格划分后的所述三维流场模型进行数值仿真，包括：

13、通过有限体积法对进行网格划分后的所述三维流场模型进行数值仿真；

14、其中，在所述数值仿真的过程中利用静压和流量关系曲线表示所述轴流风扇的压力场和速度场，利用多孔介质阻力特性表示所述换热板。

15、可选的，所述根据所述风量和所述出风温度对进行网格划分后的所述热流场模型进行数值仿真，包括：

16、在用于进行数值仿真的控制方程中增加能量方程得到目标方程，并根据所述目标方程基于所述风量和所述出风温度对进行网格划分后的所述热流场模型进行稳态数值仿真或瞬态数值仿真。

17、可选的，所述根据得到的第一数值仿真结果确定所述轴流风扇的风量，包括：

18、监测进行数值仿真时数值迭代过程中的所述轴流风扇的当前风量；

19、在所述第一数值仿真结果满足预设稳定条件后，将当前监测到的所述当前风量作为所述轴流风扇的风量。

20、可选的，所述根据得到的第二数值仿真结果判断当前的机舱环境是否满足预设散热条件，以根据判断结果调整所述海上风电机组机舱对应的设备参数，包括：

21、将所述风量和所述出风温度作为边界条件对所述热流场模型进行数值仿真后，将所述风量和所述出风温度分别和对应的预设指标进行对比；

22、若对比结果满足所述预设散热条件，则根据预设经济条件对所述换热器的散热功率和/或所述轴流风扇的风扇性能进行调节；

23、若所述对比结果不满足所述预设散热条件，则提高所述换热器的散热功率和/或所述轴流风扇的风扇性能，并跳转至所述对进行网格划分后的所述三维流场模型进行数值仿真的步骤，直至所述对比结果满足所述预设散热条件。

24、第二方面，本技术提供了一种机舱环境控制装置，包括：

25、模型建立模块，用于通过预设三维建模软件建立海上风电机组机舱的三维流场模型，并对所述三维流场模型进行网格划分；所述三维流场模型中包括所述海上风电机组机舱中的换热器内的流场，所述流场为基于所述换热器中的轴流风扇和换热板形成的流场；

26、数值仿真模块，用于对进行网格划分后的所述三维流场模型进行数值仿真，并根据得到的第一数值仿真结果确定所述轴流风扇的风量；

27、温度确定模块，用于利用预设换热器换热性能理论计算书根据所述风量确定所述轴流风扇的出风温度；

28、模型调整模块，用于删除所述三维流场模型中的所述换热器内的所述流场，得到热流场模型，并对所述热流场模型进行网格划分；

29、参数调整模块，用于根据所述风量和所述出风温度对进行网格划分后的所述热流场模型进行数值仿真，并根据得到的第二数值仿真结果判断当前的机舱环境是否满足预设散热条件，以根据判断结果调整所述海上风电机组机舱对应的设备参数。

30、第三方面，本技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器；其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现前述的机舱环境控制方法。

31、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的机舱环境控制方法。

32、本技术中通过三维建模软件建立海上风电机组机舱的三维流场模型，并对三维流场模型进行网格划分；所述三维流场模型中包括海上风电机组机舱中的换热器内的流场，所述流场为基于换热器中的轴流风扇和换热板形成的流场；然后对进行网格划分后的三维流场模型进行数值仿真，根据得到的第一数值仿真结果确定轴流风扇的风量，并利用换热器换热性能理论计算书根据所述风量确定轴流风扇的出风温度，然后删除三维流场模型中的换热器内的流场得到热流场模型，之后对热流场模型进行网格划分，以根据风量和出风温度对进行网格划分后的热流场模型进行数值仿真，以及根据得到的第二数值仿真结果判断当前的机舱环境是否满足预设散热条件，根据判断结果调整海上风电机组机舱对应的设备参数。本技术通过对含换热器的海上风电机组机舱热流场进行数值仿真，可得到机舱内部空间气流流动和温度分布情况，有助于弥补海上风电机组机舱环控水冷系统传统理论设计的不足，建立新的设计流程，快速、准确的获得不同系统设计参数下机舱热流场的反馈，确定满足散热要求和经济要求的参数选型结果，为海上风电机组机舱环控水冷系统的设备选型提供技术支撑，并且通过散热性能评估与优化，在满足机舱密封的前提下，有效避免机组运行时的过温风险。