(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211325423.1 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 云南电网有限责任公司电力科 学研 究院 地址 650000 云南省昆明市经济技 术开发 区云大西路10 5号 (72)发明人 杨金越　施勇　彭庆军　邹德旭　 王山　邹阅培　王欣　王浩州　 李国友　周仿荣　 (74)专利代理 机构 深圳中细软知识产权代理有 限公司 4 4528 专利代理师 王志强 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 17/13(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种快速收敛的隔离开关温度场仿真方法、 系统以及仿真 分析终端 (57)摘要 本发明公开了一种快速收敛的隔离开关温 度场仿真方法、 系统以及仿真分析终端， 包括以 下步骤： 根据隔离开关几何结构、 材料参数、 额定 电流建立多物理场仿真耦合计算模 型； 接收输入 的预计算强迫风速值， 设置预计算边界条件， 并 根据该预计算强迫风速值 以及预计算边界条件 基于该仿真耦合计算模型确定隔离开关的预计 算流场分布数值； 判断该多物理场仿真耦合计算 模型的预计算是否满足收敛条件； 将符合收敛条 件的流场分布数值作为初始条件， 入口和出口边 界统一设置为开口边界， 基于该多物理场仿真耦 合计算模型计算隔离开关自然对流条件下的温 度场。 本发明快速收敛的仿真方法和系统， 通过 预计算流场初始值， 实现了自然对流条件下温度 场计算的快速收敛。 权利要求书3页 说明书6页 附图5页 CN 115544795 A 2022.12.30 CN 115544795 A 1.一种快速收敛的隔离开关温度场仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 根据隔离开关几何结构、 材 料参数、 额定电流建立多物理场仿真耦合计算模型； 接收输入的预计算强迫风速值， 设置预计算边界条件， 并根据所述预计算强迫风速值 以及预计算 边界条件基于所述仿真耦合计算模型确定隔离开关的预计算 流场分布数值； 判断所述多物理场仿真耦合计算模型的预计算是否满足收敛条件； 不满足收敛条件 时， 对所述预计算强迫风速值进行微调直至符合收敛 条件； 将符合收敛条件的预计算强迫风速下的流场分布数值作为初始条件， 入口和出口边界 统一设置为开口边界， 基于所述多物理场仿真耦合计算模型计算隔离开关自然对流条件下 的温度场。 2.根据权利要求1所述的快速收敛的隔离开关温度场仿真方法， 其特征在于， 所述预计 算边界条件为建立 三维空间边界： 以垂直重力的第一表面以及第 二表面为入口边界和出口边界， 平行重力的第 三至第六 表面为滑移边界。 3.根据权利要求1所述的快速收敛的隔离开关温度场仿真方法， 其特征在于， 所述根据 隔离开关几何结构、 材 料参数、 额定电流建立多物理场仿真耦合计算模型的步骤 包括： 控制方程： 热力学方程： 其中， 热平衡方程 为： Q＝QI+Qsun‑Qcon‑Qrad                       公式(3) 其中， ρair隔离开关周围空气密度； 隔离开关周围空气流速； p隔离开关周围空气压强； 单位矢量； Cp， air隔离开关周围空气比热容； T空气或隔离开关的温度； Cp， wire隔离开关的比 热容； Q为热源， 单位是瓦/立方米； QI为隔离开关通过电流自身产生的热量； Qsun为因日照作 用而产生的热量； Qcon为隔离开关对流散热的热量； Qrad表示隔离开关辐射的散热量， 且满足 斯蒂芬一波尔兹辐射定律。 4.根据权利要求2所述的快速收敛的隔离开关温度场仿真方法， 其特 征在于， 所述入口边界以及出口边界的入口流速选自0.1米/秒—2米/秒范围， 包括端点范围之 间的任意 值。 5.根据权利要求1所述的快速收敛的隔离开关温度场仿真方法， 其特征在于， 所述开口 边界如下 所示：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115544795 A 2其中， Phydro边界补偿的因为高度产生的压力， ρref隔离开关周围空气参考密度， g重力加 速度， r边界上补偿的位置点， rref为参考点的坐标位置， 一般默认 为(0,0,0)的位置， 隔离开 关通过电流自身产生的热量， p隔离开关周围空气压 强， 单位矢量， 隔离开关周围空气 流 速， n界面的法线方向， f0是边界外 部施加的压力。 6.一种快速收敛的隔离开关温度场仿真系统， 其特征在于， 包括数据建模模块、 预处理 模块、 收敛判断模块以及赋值模块： 所述数据建模模块， 用于根据隔离开关几何结构、 材料参数、 额定电流建立多物理场仿 真耦合计算模型； 所述预处理模块， 用于接收输入的预计算强迫风速值， 设置预计算边界条件， 并根据 所 述预计算强迫风速值以及预计算边界条件基于所述仿真耦合计算模型确定隔离开关的预 计算流场分布数值； 所述收敛判断模块， 用于判断所述预计算流场分布数值的收敛性是否满足收敛条件； 不满足收敛 条件时， 对所述预计算强迫风速值进行微调直至符合收敛 条件； 所述赋值模块， 用于将符合收敛条件的强迫风速下的流场分布数值作为初始条件， 入 口和出口边界统一设置为开口边界， 基于所述多物理场仿 真耦合计算模型计算隔离开关自 然对流条件下的温度场。 7.根据权利要求6所述的快速收敛的隔离开关温度场仿真系统， 其特征在于， 所述预计 算边界条件为建立 三维空间边界： 以垂直重力的第一表面以及第 二表面为入口边界和出口边界， 平行重力的第 三至第六 表面为滑移边界模拟静触头的测试边界 所述入口边界以及出口边界的入口流速选自0.1米/秒—2米/秒范围包括端点范围之 间的任意 值。 8.根据权利要求6所述的快速收敛的隔离开关温度场仿真系统， 其特征在于， 所述数据 建模模块根据隔离开关几何结构、 材料参数、 额定电流建立多物理场仿真耦合计算模型 的 步骤包括： 控制方程： 热力学方程： 其中， 热平衡方程 为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115544795 A 3