三相GIS母线参数有限元计算方法研究

摘要： GIS母线的电阻、电感、电容是GIS设计及电力系统分析中必不可少的参数,由于集肤效应和临近效应的存在,给三相GIS母线参数的计算带来了很大的困难。在综合考虑集肤效应和临近效应等因素影响的基础上,建立了基于能量角度计算三相GIS母线参数的电磁场有限元模型,计算了不同对称性条件、不同频率下的三相GIS母线参数。结果表明：三相GIS母线参数有限元计算方法精度高;该计算方法不受GIS结构的影响,具有很好的灵活性。     

三相共箱式气体绝缘母线热计算方法分析

三相共箱式气体绝缘母线的热计算及散热性能研究对于其可靠性设计及在线监测具有重要意义。根据流体力学理论,采用流体多组分有限元法对三相共箱式气体绝缘母线进行热计算,利用映射网格划分实现电磁场、温度场和流体场的间隔耦合,综合考虑了母线外壳内外气体的流动和温度变化特性。采用流体单组分有限元法、流体多组分有限元法、传热学解析公式法三种方法进行计算,并对比分析了计算结果与试验结果的精度。结果表明,多组分有限元法与试验结果最为接近,为气体绝缘母线的设计及在线监测提供了理论基础。     

基于有限元分析的GIS断路器温度场仿真研究

气体绝缘开关设备的工作可靠性对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。由于触头接触不良导致局部过热是引发 GIS 故障的主要因素之一。采用ANSYS Workbench软件,综合考虑集肤效应、涡流效应、重力作用、气体对流、辐射散热等因素,建立220 kV GIS断路器多物理场耦合模型,并研究负荷电流、环境温度、接触电阻对温度场的影响。结果表明：水平放置的断路器触头处温度最高,整体呈现上高下低,左右基本对称的温度分布规律;环境温度仅影响设备温度的绝对值,而负荷电流和接触电阻的增大直接影响欧姆损耗使温度升高;动静触头同轴度偏移引起接触电阻不均匀变化,有可能导致触头温升异常引发过热性故障。研究结果可为GIS设备温度监测及故障诊断提供参考。     

基于流固耦合的气缸盖温度场仿真研究

以某高速大功率柴油机气缸盖为研究对象,建立了由气缸盖、气缸体、气缸套以及气缸盖内冷却水道组成的流固耦合系统;通过合理施加流体域及固体域边界条件,利用CFX进行流动与传热计算,得到了冷却水速度场、温度场以及气缸盖温度场,为气缸盖热机耦合的进一步研究提供依据。     

基于ANSOFT RMxprt的三相异步电机有限元分析

采用Ansoft RMxprt建立异步电机模型,然后分别直接导入至Ansoft12的Maxwell2D和Maxwell3D模块,进行后续的有限元计算仿真,并给出了瞬态电磁场有限元分析结果,并对结果进行了分析。     

基于流固耦合的柴油机缸盖缸套温度场模拟分析

以某型中速大功率柴油机缸盖缸套为研究对象,建立了流固耦合传热模型,利用STAR CCM+和ABAQUS软件完成缸盖、缸套的流固耦合仿真分析,研究了冷却水腔的流场、缸盖、缸套的温度场分布规律,为后续缸盖、缸套的优化设计提供了参考依据。     

碾压混凝土坝温度场有限元仿真分析

采用“浮动网格法”对某碾压混凝土坝进行了温度仿真计算分析,得出如下结论:(1)碾压混凝土坝坝体内最高温度场受外界气温影响较大,随着外界气温的升降而升降。(2)碾压混凝土坝前期温度梯度高,降温速度快,后期降温慢,最终降至稳定温度场需要几十年时间。     

转炉炉衬温度场的有限元分析

炉衬耐火材料的损坏与热负载引起的温度热应力有关,炉衬温度场是求解其热应力的基础,由于结构上的原因,用实测的方法很难得到炉衬的温度场。应用有限元数值计算软件,对转炉炉衬的温度场进行了数值模拟,仿真结果对进一步分析炉衬材料的热应力提供了坚实的理论基础。     

基于ANSYS的锻件感应加热温度场的数值模拟研究

针对感应加热过程中工件温度难以测量的问题,应用电磁学和传热学基本理论,建立了锻铸坯料电磁场和温度场分布的数学模型,运用ANSYS软件对感应加热过程温度分布进行变参数研究,为揭示铸坯感应加热过程的规律、优化工艺参数提供理论依据。     

基于热流量修正的发动机缸体缸盖温度场分析与测试

为了研究发动机缸体缸盖的温度场分布情况,基于双向流固耦合方法对某小排量汽油机进行温度场仿真分析,通过各位置热流量统计对比的方式计算出换热修正系数,再得出缸体缸盖温度场的仿真结果。将仿真结果与试验测试结果进行对比,缸盖测点最大误差率为4.9%,最小误差为0.1%;缸体测点最大误差率为4.2%,最小误差率为0.1%。说明通过修正换热边界得到的仿真结果与试验结果非常接近,可被应用于发动机缸体缸盖的开发领域。     

声波法测量炉内温度场有限元模拟研究

根据切圆炉内典型温度分布特征建立了高斯二维温度场模型,采用有限元软件Comsol并基于声波动方程理论模拟了脉冲声波在温度场中的传播过程,获得了波阵面在相应温度分布下的可视化结果,利用互相关函数法计算了声波在场内的传播时间.作为检验,建立了声线理论模型,并进行基本正确性验证.由声线理论模型得到模拟温度场内声波路径分布,并通过积分法得到理论声波传播时间.结果表明:由波动方程模型模拟出的高斯温度场中的声波传播时间普遍比理论解偏大,误差均在1%以内;误差原因在于数值求解波动方程模型中产生的声源信号伪前移现象,且声源处网格越密、温度越高,伪前移量越大.     

600MW汽轮机喷嘴室温度场与应力场有限元分析

对600MW汽轮机喷嘴室的冷态启动过程进行分析,建立温度场数学计算模型,设置初始条件和边界条件,确定在启动过程中喷嘴室内壁的对流换热系数和外壁温度。用有限元软件对喷嘴室进行模拟分析,得出了冷态启动过程中喷嘴室的温度场和应力场。找出了应力集中的位置,并分析影响应力大小的原因,为喷嘴室的设计加工及机组安全启动提供理论参考。     

缸套瞬态温度场的有限元分析

本文提供了计算二维温度场的通用方法,即瞬态温度场的非线性有限元解法.首先,以实测的温度确定缸壁与燃气的接触边界条件,计算出稳定温度场.以稳定温度场做初始条件,考虑活塞运动情况,利用所确定的放热系数确定缸套与燃气的接触边界条件计算了铸铁缸套的瞬态温度场,给出了缸套表面层的温度波动情况.     

基于有限元的柴油机连接箱优化设计

公司某款6280柴油机改型升级后,导致连接箱需重新设计。采用有限单元法,运用ALGOR软件对连接箱建立符合实际工况的分析模型,研究其强度状况并不断优化,给出符合要求的最终设计模型。     

机车组合式活塞温度应力耦合场有限元分析

本文以280机车组合式活塞为研究对象，利用Pro／E进行了实体建模，然后导入有限元分析软件中，采用间接耦合法对活塞原设计及其改进方案在各工况下的温度场以及热载荷和外加载荷综合作用下的应力场进行了分析对比，结果表明改进后在易失效的部位温度值稍有降低，应力值则有明显下降，且对比计算出了危险点的应力降幅。计算结果证明了改进设计的有效性，为活塞的改进方案提供了有力依据。     

基于有限元分析的发动机缸盖温度场模拟分析

为获得某天然气发动机比较精确的缸盖温度场,采用边界单向映射的方法将获得的冷却水侧和燃气侧的热边界映射至缸盖固体网格上,根据经验通过赋予机油侧和外围边界处的热边界,建立缸盖计算的有限元模型.对模型进行传热计算,获得该天然气发动机缸盖的最终温度场结果,将计算结果同发动机试验结果对比,最大误差为9.3％,满足工程要求.通过水套CFD分析和缸内流动燃烧分析能较准确地得到缸盖温度场分布,为后续缸盖强度及热疲劳分析提供有效热载荷.     

温度场分析的自适应有限元方法

自适应有限元方法在实际工程问题的分析中有重要的应用价值,本文根据温度场分析的特点,给出了温度场有限元计算结果局部误差估计的简单方法,结合有限元网格生成的Delaunay三角化方法,研究温度场有限元分析的自适应方法,并在汽轮机转子温度场有限元分析软件中成功实现了温度场的误差估计和有限元网格的自适应自动剖分,加密等功能,获得了具有等精度的温度场有限元数值计算结果,以国产300MW汽轮机转子温度场分析的有限元网格和计算结果为例,说明了本文方法的有效性。     

高地温隧洞围岩温度场有限元分析

针对高地温隧洞存在的严重高温现象,以齐热哈塔尔水电工程为例,采用ANSYS软件对隧洞围岩高温段自然通风和采取降温措施两种工况进行模拟研究。与实测数据对比分析表明,随着自然通风和降温措施时间的增加,隧洞内部温度逐渐降低,最后达到平衡状态,模拟结果与实测数据基本吻合;同时对于隧洞整体围岩降温周期长、难度大的特点,可采取局部降温的措施达到施工作业要求的温度,这为工程项目的实施提供了可靠参考。