智能式断路器灭弧室气流场计算一种新思路概要

智能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路纲要智能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路纲要PAGE/NUMPAGES智能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路纲要智能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路作者:林莘钟建英转贴自:电源技术应用更新时间:2006-2-14大纲:智能式断路器灭弧室存在着压气室、膨胀室、喷口、动触头、静触优等复杂结构,并且多为不规则形状,使得要正确地对灭弧室的结构建立几何模型是一件比较困难的事情。而几何建模的正确与否关系到能否生成高质量的网格,网格生成技术又是获得精确结果的重点技术之一。所以,针对复杂的几何形状建模困难的情况,该文采纳地域扩大法利用PHOENICS计算流体力学软件与自编程相结合的方式对智能式断路器灭弧室内喷口部分的气流场进行了计算,并与其余计算方法获得的结果做了比较,结果证明文中所试一试的方法是有效可行的,为智能式断路器灭弧室气流场的计算供给了一种新思路。重点词:智能式断路器;地域扩大法;计算流体力学软件;气流场计算序言智能式断路器灭弧室结构特别复杂,存在着压气室、膨胀室、喷口、动触头、静触优等,并且多为不规则形状,因此所涉及到的气流场的界线条件比较复杂。所以在做几何建模的过程中,要正确地对灭弧室的结构建立几何模型是一件比较困难的事情。而几何建模的正确与否关系到能否生成高质量的网格。网格生成所需要的人力时间占一个所有计算任务时间的60%左右甚至更长,所以网格生成技术是获得精确结果的重点技术之一。在流场计算中,一般状况下采纳几种方法来办理复杂地域内的换热和流动,如阶梯型网格、地域扩大法、三角形网格、贴体坐标、以及坐标组合法等。本文认为地域扩大法是流体力学中采纳的最多的一种方法,技术比较成熟,特色简单了然,而其余的方法都需要在网格划分上花销很大的精力,甚至还要进行坐标变换,所以可能要引入很多的计算偏差。采纳地域扩大法在必然程度上会延长计算机计算时间,增添储藏量,但是,与用规则的网格来办理任意几何形状的计算地域所带来的好处对照是能够不考虑这一缺点的。所以在本文中利用地域扩大法也许通俗的说是挖洞法来对灭弧室复杂结构进行模拟生成计算网格,进而对此中的气流场进行计算。目前有很多的特意流体计算软件出现,PHOENICS是世界上第一个投放市场的CFD商用软件(1981,因为该软件投放市场较早,所以在工业界获得广泛的应用。比方,空气动力学、电子器件冷却、喷嘴中的流动等等。初期的PHOENICS在开发时受到基本框架的限制,在人机界面上不很灵便。目前,这个软件固然在功能与方法上作了较大的改进,但是在建立形状复杂的几何模型的前办理方面依旧有必然的短缺。别的,智能式断路器的灭弧原理是利用电弧拥塞现象使用电弧自己的能量来熄灭电弧的,所以,对喷口气流场进行解析是一个重要的课题,能够为设计出最正确喷口形状供给理论依据。本文率先采纳地域扩大法,利用PHOENICS计算流体力学软件与自编程相结合的方式对空载状况下智能式SF6高压断路器灭弧室内喷口部分的气流场进行了计算,获得了较好的计算结果。灭弧室喷口气流场数学模型本文中所用的气流场数学模型是可压缩流体动力学基本方程组。连续方程能量方程式中Vz为轴向速度重量;Vr为径向速度重量;ρ为密度;P为气压;T为温度;Gp、μ、λ分别为定压比热、粘性系数、导热系数;而r、z、t分别为径向坐标、轴向坐标和时间坐标;β为修正系数。计算方法简介高压断路器在开断的过程中有电弧的产生,所以灭弧室的气流场中涉及到传热的问题。为了充分 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现数学模型所表现的能量守恒原理,计算的基础是以单位控制容积为研究对象的。如图1所示,J代表一个典型变量φ的流量密度。dx,dy及dz为控制容积长、宽、高,J在x方向的重量Jx是进入面φ流量密度,在x方向上,控制体流出的净流量为?dxdydz。相同能够获得y和z方向的相应流量。Sφ为源项,代表着所有不能够归入名义上的扩散项的因子或项;Γφ为相对应φ的扩散系数。式(6就是本计算的理论基础,称为通用微分方程。方程中的四项分别为非牢固项、对流项、扩散项以及源项。因变量φ能够代表各种不同样的物理量,如T,Vz,Vr,K,ε等等。式(1~(4都能够写成式(6的形式。本文中的地域扩大法就是利用此方程的物理意义和特点对灭弧室中喷口内的气流场进行模拟计算。在计算时,把不规则的计算地域扩大为规则的网格,使得规则网格中的某些控制容积不起作用,让起作用的控制容积组成所需要求解的不规则计算地域。所以,在本文中,计算地域包含流体与固体两部分,并以壁的表面面作为界线。在求解时,取流体的粘度作为流体地域内网格点的扩散系数值,而在固体地域内的网格点的扩散值取一个特别大的数。在给处于固体界线上的网格节点赋值时,源项平时是造成迭代发散的原由,所以需要对源项进行办理,以便使界线上的节点取给定的值。而对源项线性化是能够达到收敛解的重点,因此平时源项能够写成下边的形式式中SC为与φP有关部分的系数。若是在界线上的一个点已知值为B,则利用以下方式就可以把该已知值赐予该点。即设SC=1030B,则SP=-1030。这里1030表示一个大到足以使方程(6失散化后的方程中的其余各项可被忽略的数值。则失散化方程就变成当通用的变量φP是分别代表Vr,Vz,T时,将式(9中的B分别取给定的界线值。计算结果与解析智能式SF6断路器灭弧室结构表示图如图2所示。依据上述方法来计算空载状况下智能式SF6高压断路器灭弧室内气流场的状况。在断路器分断操作时,膨胀室内的气体经过喷口流出灭弧室,喷口内流动参数的变化会直接影响到膨胀室内气体状态参数的变化[5-8],因此喷口内流动参数的变化关于整个灭弧室内的气流场的状况是十分重要的。本文主要对内外喷口内气流场的状况进行解析。灭弧室内气体基压为0.5MPa,初始温度为300K。场域内各点的气流速度为零。断路器的行程运动曲线如图3所示。计算时膨胀室气流入口速度为气缸运动速度,出口背压为初始压力。因为在开断过程中动触头是运动的,所以涉及到搬动界线的问题。本文在整个行程的气流场求解过程中,将动触头的运动看作是特别多的小的行程段组成。在每个小的行程段中,能够认为动静触头地址相对静止,同时将上一个行程段的计算结果作为下一行程段的初值,直至动触头运动结束。在图4和图5中详细地说明利用地域扩大法建立的几何模型,图4为灭弧室喷口部分场域剖分表示图,图中用粗的黑实线表示这些地域内的网格点,其扩散值取一个特别大的数使其成为不活动的地域;图5是局部放大的固体地域办理。被颜色填补的部分为固体地域,此中关于不完整为固体地域的规则网格(如图中的网格1、网格2在编程时乘上一个不大于1的系数来办理,进而能够模拟不规则的形状界线。利用上述方法获得的计算结果以下:由图6能够看出,此时外喷口还处于被静触头拥塞的状态,是一个流动的死区,流速为零,在内喷口中流体在上游区被加速,在喉部地域马赫数达到0.47,在下游喷口截面的扩大地域马赫数迅速降低到。在60%开距时喷口中马赫数的变化以及压力、密度状态图如图7、8、9所示。y表示径向方向,z表示轴向方向,不同样的颜色表示不同样的数值,因为灭弧室内气流场是关于轴对称的,所以图形取关于轴对称的气流场的一半。由图7能够看出,流体在外喷口的上游区被加速,马赫数在喉部处达到了最大值0.42,同时因为静触头还有拥塞作用,流动截面变小,在此从前的地域流体被加速,此后的地域气流的马赫数迅速降低到0.16;在内喷口喉部地域的马赫数为0.57,下游区降到。同时,因为在内外喷口之间有气流向相反方向吹拂,减弱了气吹作用,所以,在这个地址气流马赫数较低。由图8、9能够看出压力与密度的变化趋向是一致的,随着喷口截面积的减小,压力与密度渐渐减小,在喷口喉部处达到最小值,此后又开始上升,最后下游区的大部分都恢复为最先的状态。这类状态与上边的流速相对应,能够获得喷口中流体状态参数的变化总是与流速的变化相反。并且触头的拥塞引起喷口中流动参数的变化。能够看出,上边的计算结果是吻合灭弧室内喷口气流场的变化原理的,说明利用本文提出的方法进行计算是可行的,为了定量说明本文的方法合理正确,本文在相同的条件下利用别的一种常用的几何建模方法??贴体坐标法计算了自能式断路器喷口内气流场的状况[9],并把在不同样开距下喷口内马赫数的散布状况做了比较,如图10所示。图10是ny=30的内外喷口中马赫数的散布(ny为y方向上的剖分网格数,横坐标表示开距,纵坐标表示马赫数,横坐标中的零点表示内外喷口之间的中心地址,曲线1、3分别表示利用贴体坐标法获得的在开距为20%和喷口完整打开后喷口内的马赫数散布,曲线2、4分别表示利用本文方法获得的在开距为20%和喷口完整打开后喷口内的马赫数散布。从图中能够看到,两种方法获得的结果特别凑近,所以从数值计算上来看本文提出的方法也是可行的。结论由计算结果能够看出,利用地域扩大法与PHOENICS流体力学计算软件以及自编程相结合能够对高压断路器灭弧室内的气流场进行计算。目前固然有很多的流体计算软件出现,但是这些流体力学软件在几何建模方面也许过于复杂也许人机对话困难,本文所供给的方法对此种状况能够供给一个较好的几何建模解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,并且将其应用到自能式断路器灭弧室喷口气流场计算中获得了比较好的结果,为智能式断路器灭弧室气流场计算供给了新的研究方式。