12kV开关柜内部构件的涡流损耗研究

在大电流开关柜运行时,涡流损耗所产生的发热现象严重.为研究开关柜中的涡流损耗,首先推导涡流损耗的计算方法,然后借助SolidWorks三维画图软件,根据图纸和现场测量建立开关柜磁场的简化计算模型.其次通过有限元仿真计算软件,分别计算母排在交直流加载条件下的损耗,指出集肤效应和邻近效应对母排发热的影响,并对整个开关柜进行...     

有限元在钢球感应透热处理中的应用

用有限元法对圆柱型感应透热装置中钢球热处理过程做了分析,建立了计算温度场的数学模型,进行了动态涡流场与温度场的耦合计算.经验证,本文的有限元模型能准确的模拟此类感应透热装置中被加热器件的温度场分布,对类似被加热部件的温度场分析也有借鉴意义.     

基于有限元法的三相同壳结构GIS母线热分析

气体绝缘开关设备(Gas-Insulated Switchgear,GIS)母线的载流能力与其运行温升密切相关.基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理对三相同壳结构GIS母线温度场进行分析.建立了母线涡流场、流体场以及温度场有限元耦合分析模型,并给出了模型边界条件.将涡流场计算结果作为流体-温度场计算的热源,为了提高计算的准确性,在进行温度场分析时考虑了流体物性参数随温度变化的关系,利用无量纲参数计算母线表面对流换热系数,最终得出母线流体场与温度场分布.通过计算结果与实验值的对比表明了模型的有效性.利用该模型分析了环境温度变化对GIS母线温度的影响,为GIS母线温度在线监测提供了理论依据.     

基于有限元法的直埋式气体绝缘输电线路温升数值计算与分析

为研究直埋式气体绝缘输电线路(GIL)的温升特性,建立了基于多场耦合的三维有限元模型.采用了伽辽金法对模型进行有限元离散,计算了直埋式GIL的导体焦耳热损耗和外壳涡流损耗,并用1段电阻率可变的导体模拟触头部位的接触电阻.通过单元映射的方式,将直埋式GIL的各部分损耗作为体积热源耦合到流体场-温度场进行计算.考虑了SF6气体的温度变化特性,针对土壤的实际传热导热过程,对土壤层6个边界分别施加了恒温边界条件、对流换热边界条件和热流密度边界条件.通过该模型分析了负荷电流与直埋式GIL温度场分布的关系,研究了4种不同土壤对直埋式GIL温升的影响,分析了不同埋深情况下的直埋式GIL温度分布情况,模拟了触头接触劣化过程中直埋式GIL导体与外壳温升变化过程,研究结果为直埋式GIL温升的在线监测或带电检测提供了理论依据.     

三维有限元法在横向磁通涡流感应加热中的应用

对镀锌生产线上连续运动的薄钢板的横向磁通感应加热过程应用了三维有限元分析.所采用的数学模型包含一组稳态涡流问题的偏微分方程和含运动媒质的傅立叶热传导方程,对涡流场和与之相耦合的温度场进行了计算.为了提高计算效率,对问题的简化和边界条件的处理进行了分析.为了使薄板表面的温度均匀分布,应用正交试验法对感应加热器的结构进行了优化.     

感应加热电饭煲涡流场与温度场分析

为了研究感应加热电饭煲的工作情况及相关结构参数对其性能的影响,以一台1 300 W感应加热电饭煲为例,建立了以sus430为主要涡流发热材料的三维电磁场有限元模型,分析了导体中涡流场的分布情况,并分别改变相关结构参数比较涡流功率的变化趋势.利用workbench软件分析研究其温度场,将仿真结果与样机实测温度值对比,验证了仿真方法的正确性.通过有限元法对感应加热电饭煲三维涡流场和三维温度场的研究,为相关感应加热系统的优化设计提供了可靠依据.     

基于耦合物理场的汽轮发电机定子温度场的分析与计算

研究了汽轮发电机中电磁场与温度场的耦合关系,以发电机的耦合物理场为基础,建立了其温度场的数学模型。首先,建立了发电机电磁场的数学模型,通过电磁场的计算确定电机中的损耗分布,并以此作为温度场的热源;然后,研究了发电机中三维温度场的数学模型。采用有限元数值方法计算了电机中的电磁场与温度场分布,将基于耦合场的温度场计算结果与发电机运行时的实际值进行了比较,证明本文提出的模型和方法是正确的。     

汽轮发电机失磁异步运行的耦合场有限元分析

为了准确模拟汽轮发电机失磁故障发生后的运行状态,建立了场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,把电机的电磁场方程和定转子的等效电路方程进行联立求解,得到失磁故障过程中定子端电压、定子电流、转速、有功功率等变量随时间变化的波形,以及转子中涡流场的分布;通过间接耦合实现了失磁过程中转子的温度场计算.对1 000 MW汽轮发电机励磁绕组失磁进行了时步有限元分析,并通过转子温升计算和有功、无功功率波动结果可知：汽轮发电机失磁后,转差率、有功功率及转子铁心温度均在限定值内,但定子电流值过大,应采取及时的保护措施.     

气体绝缘开关设备母线传热模型的建模与分析

利用有限元方法耦合计算涡流场、流体场及温度场,实现气体绝缘开关设备母线温度预测.根据传热学及流体动力学理论建立母线各组分辐射换热方程及对流换热微分控制方程,给出了模型边界条件,计算出母线的温度场分布.根据计算结果,确定了母线外壳及导体表面的分布对流换热系数,分析了母线对流与辐射换热百分比.与工程算法的对比表明,该方法能够准确预测气体绝缘母线导体及外壳温度,对于正确了解气体绝缘开关设备母线的温度分布状况具有一定意义.     

电力变压器大电流引线周围磁场分析

为了细致地了解电力变压器大电流引线周围的磁场和涡流分布,采用有限元分析软件ANSYS对电力变压器引线升高座及周围部件进行了三维磁场仿真计算.介绍了半开域问题求解区域的选择与边界条件的给定方法,在正弦稳态条件下完成了对磁场和涡流的分析.利用安培全电流定律设计了一个检验模型题,并对计算结果的精度进行了考察.定量计算结果表明,磁场、涡流分布等结果与理论分析基本相符,计算和分析结果对升高座及其周围部件的设计与磁场分析具有参考价值.     

屏蔽电机的磁场与屏蔽层损耗的解析计算

分析了屏蔽电机磁场的特点,建立了似稳场的数学模型,用解析法求出了屏蔽电机的磁场分布,进而计算出屏蔽层的涡流损耗,并通过实验验证了解析方法的可行性。     

真空断路器永磁机构计算与分析

在介绍了高压断路器的双稳态永磁机构结构及工作原理的基础上，对其涡流电磁场方程进行了描述，研究了电流源激励下的瞬态磁场，并推导出考虑涡流情况下的非线性瞬态磁场数学模型，建立出永磁机构动态方程.采用耦合法，并且应用了ANSYS软件进行编程来对永磁机构的瞬态场进行计算，对它的线圈电流、动铁芯位移及受力进行分析，并研究了涡流效应对永磁机构的影响，得出应选择电导率小，电磁性能好和损耗低的导磁材料的结论.     

永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的计算

针对钕铁硼永磁材料提出了一个计算永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的公式.通过三维电磁场有限元方法，求解了电机内的磁场并计算出了永磁体内的涡流损耗，验证了公式的正确性.在分析计算中考虑了电机复杂三维结构的特点，同时根据对称性，取电机的一个极范围作为分析的简化模型.为了能很好地分析和画出精确的涡流波形，对每一个周期取100个时间子步作瞬态分析，并且在划分有限元单元时考虑了磁场的透入深度.最后根据计算结果的比较得出影响永磁体内涡流损耗的因素.     

涡流对断路器方形永磁机构特性的影响

由于高压断路器永磁机构工作时间短、动作速度快,工作时会在动静铁芯中产生涡流,为了分析其对机构特性的影响,采用耦合法对永磁机构的瞬态磁场进行分析,并研究了电压激励下的瞬态磁场,推导出考虑涡流影响的非线性瞬态磁场数学模型.运用有限元分析软件Ansoft对方形永磁机构进行仿真,分析涡流对其特性的影响,并对其损耗进行计算分析.分析结果表明,由于涡流的影响使永磁机构的动作时间增长,在永磁机构动作过程中,动铁芯的涡流损耗很大.     

汽车排气系统传热与热负荷研究

对某款正在开发的汽车排气系统进行热性能评估,应用CFD和FEA方法完成两种设计方案的传热与热负荷研究。借助CFD软件计算获得的流体热边界条件,采用FEA方法获得了排气系统壳体表面的温度分布和热应力分布,试验测试结果表明了该研究方法的有效性,为最终设计方案的确定提供了依据,并为排气系统设计提供了新的思路。     

A novel hybrid FEM-BEM method for 3D eddy current field calculation using current density k<Emphasis Type="Italic">J</Emphasis>

This paper introduces a novel hybrid FEM-BEM method for calculating 3D eddy current field. In the eddy current region, the eddy current density J is solved by the finite element method (FEM) which is discretized by brick finite element mesh, while in the eddy current free region, the magnetic field intensity H is solved by the boundary element method (BEM) which is discretized by rectangular boundary element mesh. Under the boundary conditions, an algebraic equation group is obtained that only includes J by eliminating H. This method has many advantages over traditional ones, such as fewer variables, more convenient coupling between the FEM and the BEM and wider application to multiply-connected regions. The calculated values of two models are in good agreement with experimental results. This shows the validity of our method.     

滚动轮胎稳态温度场的研究

运用有限元分析方法,建立热学分析模型,对滚动轮胎稳态温度场进行研究。通过模拟给出了温度场分布云图,并分析了对流换热系数和导热系数对温度场的影响。     

边光滑有限元-边界元耦合法计算二维瞬态涡流场

为了提高二维瞬态涡流场的计算精度与速度,结合边光滑有限元法计算精度高和边界元法占用计算机内存少的优点,提出一种基于边光滑有限元法——边界元法相结合的混合算法(ES-FEM-BEM)来计算二维瞬态涡流场.在相同网格划分密度下,相较于传统的有限元-边界元耦合算法(FEM-BEM)而言,该混合算法具有明显提高计算精度的优点.同时建立了二维脉冲线圈-铝板模型,并对铝板表面的磁场强度进行计算.结果表明:在网格划分密度相同的情况,ES-FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差只有3.4%,而FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差达到31.8%.基于边光滑有限元法和边界元法耦合的混合算法,可为瞬态开域涡流场分析提供重要的参考依据.