【开关柜温度场仿真分析案例2800字】

开关柜温度场仿真分析案例开关柜温度场仿真分析案例 11.1ANSYS仿真软件介绍 11.2基于ANSYS的温度场仿真分析 11.2.1模型预处理 11.2.2网格划分 31.2.3求解及后处理 51.3温度场仿真结果 61.4流体场仿真结果 91.1ANSYS仿真软件介绍□碑较好。ANSYS软件已经过三十多年发展，功能也日益强大，还能与1.2基于ANSYS的温度场仿真分析1.2.1模型预处理有限元模型用于有限元分析，提供计算所需的数据，其形式对计算的精模，这是最基础的工作。由于建模工作较为复杂，涉及因素多，因此建模人员也要懂得有限元分析，同时掌握分析技能。虽然建模涉及到多种事项，但有两个原则是最基本的，应严格遵守，首先要能获得精准的计算结果，二是模型的规模应该保持在可控范围内。建模过程中，要立足于所要分析的问题的具体特征，以及相关的条件，在保持合理精度的基础上，将规模压缩到最低水平，在保障在条件有限状态下，更快地完成计算[15。在简化模型的实际操作中，一些常见的问题必须引起注意，比如，圆角、小孔、以及接触等部位的处理。模型中像非装配孔之类的部位，对刚度并无增强效果，反而导致了在ANSYS中，出现了过多的单元数、以及节点，是种有害无益的作法，因此在实施ANSYS计算前，要对这些部位及时进行处理。此外，模型所以应该认真填补细缝，修补好未贴合的接触面16。图4-1圆角处理前模型图4-2圆角处理后模型1.2.2网格划分在仿真分析中，网格划分也是必不可少的一步，从理论层面来说，应该尽可能提高网络的密度，减少间距，这样才能更精确地求解，同时获得良好的收敛性。然而，这样做也有个很大的劣势，即增加大量的计算量，反而造成求解精度下降，计算更加耗时；而若是网格密度过低，同样又会使计算结果精度差，存在严重的后，对于物理量的变化要能快速做出反应，同时保障无过多的剖分数目、最大程度利用数字资源，同时保障仿真充分收敛。在仿真时，也要基于模型的具体情况，对网格进行科学的划分，从而保障网格少且精，所以在仿真中，网格划分要投入大量的时间和精力。具体开关柜模型地网格化设置及结果如下图：Numelements:887235Numelements:887235图4-3网格化设置对模型划分网格，网格数目为887235,网格节点为906932。图4-4模型网格划分1.2.3求解及后处理残差包含了多个单元面的全部能量，收敛后，从理论层面来说，各面如果没有能量流入，残差量为0。残差代表了流场与模拟流场两者间的差值，在理论层面考虑，残差越小越优，不过因为精度有限，很难将残差降至0,默认收敛标准：将能量、以及各变量的残差值分别降至10y-velocity分别代表三个方向的速度，energy代表了能量方程的残差。求解时，如果能量残差曲线收敛慢、难以收敛，或者虽然出现了收敛，但迭代中，温度变量数据还在波动，求解器应停止运算。然后，对网格质量、以及边界条件进行优化，或者对压力的收敛因子、以及动量重新加以计算；在完成了处理后，若是所得出的温度计算结果达不到标准。再反复对其进行调试，选取理想的变量修正值，最终便求出了12kV开关柜的收敛计算结果。在开关柜中，稳态温度场用于反映在空间中温度的分布规律，空间上随着时间的变化，各点的温度也处于动态变化状态，因此，在设置完了全部的初始化、以及边界条件之后，就可进入迭代计算。通过计算结果的后处理中，便能计算出柜内每个点、零部件以及直线的温度值、表面温度分布和分布曲线。在完成了计算后，所获得的残差曲线图具体见图所示。1.3温度场仿真结果考虑开关柜实际应用情况，以春季20℃,夏季40℃,秋季15℃,冬季5℃图4-6温度场仿真结果(a)春季20℃;(b)夏季40℃(c)秋季15℃;(d)冬季5℃图4-7开关柜温度场正视截面路器的接触处是开关柜内的最高温，夏季最高温度能够达到86.65℃。因为开关具体发热状况，给将来开关柜的生产设计和目前产品的开关柜内载流导体通大电流所产生的焦耳损耗和各零部件之间连接产生的接触假如不能够及时控制，过热程度将会一直加剧，严重影1.4流体场仿真结果自然气体流速的影响不大，均不超过0.5m/s,所以以下主要以春季室温20摄氏图4-8流体速度图(a)正截面；(b)侧截面图4-9流体速度矢量图(a)正截面；(b)侧截面仿真计算结果中的流体场，反映了在开关柜空间中气体速度矢量的分布，观察研究开关柜的整体散热途径和柜体某个具体位置的速度大小、方向。从图4-7开关柜温度场正视截面，可以看出主要柜体上半部分温度较高，下半部分较低，受主要发热源影响，开关柜顶部以上的空气温度都普遍比周围区域高，结合此结果，分析开关柜流体场仿真图，根据箭头的方向和颜色的区别可以清楚地看出不同区域中空气的流动方向和流速大小。开关柜内，因为导体通大电流，载流回路持续散发热量，使其周围的气体温度升高，温度较高的气体不断上升，气体流速较大，随