Etude numérique de la ventilation d’un local pour transformateur de puissance électrique

Abstract

Les transformateurs de puissances sont des composants électriques haute-tension essentiel dans l’exploitation des réseaux électriques. On retrouve les transformateurs de puissance dans différents types d’application. Les transformateurs électriques ont le défaut d’être souvent bruyant, de pouvoir prendre feu à cause des huiles utilisées dans le circuit de refroidissement pour dissiper la chaleur de circuit magnétique et des enroulements. L’étude consiste donc à mettre au point un modèle numérique pour étudier le refroidissement du bloc du transformateur. Le modèle physique et mathématique correspondant est résolu à partir du code commercial Fluent. Le travail commencera par une démonstration du phénomène suivie d’une validation physique des problèmes de convection mixte, une configuration sur une cavité carrée entrainée pour un nombre de Grashof 10ସ et des nombres de Reynolds 400 et 1000. Les études ont révélé qu’un maillage de 120×120 est en accord substantiel avec les résultats trouvés dans la littérature. La modélisation et simulation sera faite pour des nombres de Richardson (0.1, 1, 5, 10) et des nombres de Reynolds de (50, 100, 150, 200). Les résultats obtenus fourniront la distribution des températures et le champ de vitesse autour du transformateur, ainsi que les lignes de courant et le nombre de Nusselt. Les résultats indiquent une augmentation du transfert de chaleur avec l’augmentation du nombre de Reynolds. Mots clés : convection mixte, flux de chaleur, transformateur électrique, profil de température, Fluent, méthodes des volumes finis. Abstract: Power transformers are high-voltage electrical components that are essential in the operation of electrical networks. Power transformers are found in various types of applications. However, they have the drawback of being often noisy and prone to catching fire due to the oils used in the cooling circuit to dissipate heat from the magnetic circuit and windings. The study aims to develop a numerical model to investigate the cooling of the transformer block. The corresponding physical and mathematical model is solved using the commercial code Fluent. The work will begin with a demonstration of the phenomenon, followed by a physical validation of mixed convection problems, with a configuration on a driven square cavity for a Grashof number of 10^4 and Reynolds numbers of 400 and 1000. Studies have revealed that a mesh size of 120×120 is in substantial agreement with the results found in the literature. The modeling and simulation has been carried out for Richardson numbers (0.1, 1, 5, and 10) and Reynolds numbers (50, 100, 150, and 200). VII The obtained results will provide the distribution of temperatures and the velocity field around the transformer, as well as the streamlines and the Nusselt number. The results indicate an increase in heat transfer with an increase in the Reynolds number. Keywords: mixed convection, heat flux, electrical transformer, temperature profile, Fluent, finite volume methods. ملخص محوالت الطاقة ھي مكونات كھربائية أساسية عالية الجھد في تشغيل الشبكات الكھربائية. توجد محوالت الطاقة في ًا ما تكون صاخبة، فھي قادرة على االشتعال بسبب أنواع مختلفة من التطبيقات. تتميز المحوالت الكھربائية بعيب كونھا غالب الزيوت المستخدمة في دائرة التبريد لتبديد الحرارة من الدائرة المغناطيسية والملفات. لذلك تتكون الدراسة من تطوير نموذج عددي لدراسة تبريد كتلة المحوالت. يتم حل النموذج المادي والرياضي المقابل من الكود التجاري. سيبدأ العمل بعرض للظاھرة ً متبوعا بالتحقق من مشاكل الحمل الحراري المختلط، وتكوين على تجويف مربع مدرب لرقم كشفت الدراسات أن حجم شبكة 120 × 120 يتوافق بشكل كبير مع النتائج الموجودة في األدبيات. .(200 ،150 ،100 ،50) رينولدز وأرقام) 10 ،5 ،1 ،0.1) ريتشاردسون ألرقام والمحاكاة النمذجة عمل تم ستوفر النتائج التي تم الحصول عليھا توزيع درجة الحرارة ومجال السرعة حول المحول، باإلضافة إلى االنسيابية ورقم نسلت. تشير النتائج إلى زيادة في انتقال الحرارة مع زيادة عدد رينولدز. الكلمات المفتاحية: الحمل الحراري المختلط، التدفق الحراري، المحول الكھربائي، ملف تعريف درجة الحرارة، الطالقة، طرق الحجم المحدودة. .