本發(fā)明涉及電力
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法及裝置。
背景技術(shù)：
：隨著電力建設(shè)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備朝著大型化方向發(fā)展。隨著變壓器電壓等級(jí)的大幅提升，作為電力系統(tǒng)主要載體之一的變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)系著電網(wǎng)的整體抗風(fēng)險(xiǎn)能力。如何保證變壓器長(zhǎng)期處于良好的工作狀態(tài)一直是電力企業(yè)設(shè)備管理的重中之重。近些年，電網(wǎng)系統(tǒng)屢次發(fā)生因外部短路沖擊造成主變重瓦斯保護(hù)跳閘、壓力釋放閥動(dòng)作噴油等。當(dāng)因外部電路短路而造成電流沖擊時(shí)繞組導(dǎo)線中所通過(guò)的短路電流數(shù)值可達(dá)到而定數(shù)值的15～20倍。變壓器在極短的時(shí)間之內(nèi)將產(chǎn)生較大的電磁力和電磁損耗。在電磁力的作用下，繞組可能會(huì)發(fā)生振動(dòng)，從而影響油箱中的油流運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生油流涌動(dòng)。要準(zhǔn)確的確定油箱中的油流運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)變壓器在短路狀態(tài)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度分布、繞組受到的電磁力以及油流的溫升有精確的了解。要對(duì)變壓器中繞組的受力進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，首先應(yīng)對(duì)變壓器短路時(shí)的電磁場(chǎng)進(jìn)行精確的計(jì)算。因此，有限元法在很早就被引入到了變壓器的磁場(chǎng)分析中。對(duì)于變壓器的損耗計(jì)算，常有的計(jì)算手段是運(yùn)用解析公式和半經(jīng)驗(yàn)公式的時(shí)域法，正交分解合成法，但局限性太大。在采用計(jì)算機(jī)輔助分析方面，一般也都是采用2D有限元法。這些方法都能在一定程度上解決工程問(wèn)題。但是這些方法本身含有的簡(jiǎn)化太多，計(jì)算的結(jié)果適用性比較小，提供的數(shù)據(jù)難以支持進(jìn)一步的變壓器振動(dòng)或油流涌動(dòng)的分析。因此，針對(duì)此種大型變壓器的三維電磁場(chǎng)求解，進(jìn)行分析的很少見(jiàn)。究其原因，其大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，從而導(dǎo)致了大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法及裝置，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法，包括：獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型；通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理；對(duì)所述變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。優(yōu)選地，獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型具體包括：獲取到通過(guò)對(duì)所述Maxwell工具中的變壓器基元模型進(jìn)行保留鐵芯、繞組、油枕處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，所述變壓器簡(jiǎn)化模型包括固體部分和油流部分。優(yōu)選地，通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理具體包括：通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的除所述繞組的其余部分進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分處理。優(yōu)選地，對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算具體包括：對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行短路過(guò)程中的各所述繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為所述繞組的運(yùn)動(dòng)速度；根據(jù)所述繞組結(jié)構(gòu)和所述運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)基于瓦斯繼電器的油流運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。優(yōu)選地，根據(jù)所述繞組結(jié)構(gòu)和所述運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)分析結(jié)果具體包括：通過(guò)在瓦斯繼電器設(shè)置的壓力監(jiān)視點(diǎn)進(jìn)行變壓器油流運(yùn)動(dòng)壓力波動(dòng)的分析；通過(guò)所述運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行所述變壓器在外部短路沖擊時(shí)的油流速度的分析。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算裝置，包括：建立單元，用于獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型；劃分單元，用于通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理；動(dòng)網(wǎng)格處理單元，用于對(duì)所述變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；計(jì)算分析單元，用于對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。優(yōu)選地，建立單元，具體用于獲取到通過(guò)對(duì)所述Maxwell工具中的變壓器基元模型進(jìn)行保留鐵芯、繞組、油枕處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，所述變壓器簡(jiǎn)化模型包括固體部分和油流部分。優(yōu)選地，分析單元具體包括：結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格處理子單元，用于通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格處理子單元，用于將所述變壓器簡(jiǎn)化模型的除所述繞組的其余部分進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分處理。優(yōu)選地，計(jì)算分析單元具體包括：計(jì)算子單元，用于對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的所述全六面體網(wǎng)格進(jìn)行短路過(guò)程中的各所述繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為所述繞組的運(yùn)動(dòng)速度；分析子單元，根據(jù)所述繞組結(jié)構(gòu)和所述運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)基于瓦斯繼電器的油流運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。優(yōu)選地，分析子單元具體包括：第一分析模塊，用于通過(guò)在瓦斯繼電器設(shè)置的壓力監(jiān)視點(diǎn)進(jìn)行變壓器油流運(yùn)動(dòng)壓力波動(dòng)的分析；第二分析模塊，用于通過(guò)所述運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行所述變壓器在外部短路沖擊時(shí)的油流速度的分析。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法及裝置，其中，三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法包括：獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型；通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理；對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。本實(shí)施例中，通過(guò)獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理，對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理，對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5(a)至圖5(e)的監(jiān)測(cè)面壓力示意圖；圖6(a)至圖6(d)為不同時(shí)刻截面上速度等值面的分布和速度矢量的分布圖；圖6(b)為單相瞬態(tài)電流波形圖；圖7為瓦斯繼電器處油流速度隨著時(shí)間變化分布圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法及裝置，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法的一個(gè)實(shí)施例包括：101、獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型；本實(shí)施例中，當(dāng)需要對(duì)三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析時(shí)，首先獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型。102、通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理；當(dāng)獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型之后，需要通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理。103、對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；當(dāng)通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理之后，需要對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理。104、對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。當(dāng)對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理之后，需要對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。本實(shí)施例中，通過(guò)獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理，對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理，對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。上面是對(duì)三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的描述，下面將對(duì)具體過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的描述，請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：201、獲取到通過(guò)對(duì)Maxwell工具中的變壓器基元模型進(jìn)行保留鐵芯、繞組、油枕處理的變壓器簡(jiǎn)化模型；本實(shí)施例中，當(dāng)需要對(duì)三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析時(shí)，首先獲取到通過(guò)對(duì)Maxwell工具中的變壓器基元模型進(jìn)行保留鐵芯、繞組、油枕處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，變壓器簡(jiǎn)化模型包括固體部分和油流部分。202、通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；當(dāng)獲取到通過(guò)對(duì)Maxwell工具中的變壓器基元模型進(jìn)行保留鐵芯、繞組、油枕處理的變壓器簡(jiǎn)化模型之后，需要通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。203、將變壓器簡(jiǎn)化模型的除繞組的其余部分進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分處理；當(dāng)通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格之后，需要將變壓器簡(jiǎn)化模型的除繞組的其余部分進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分處理。204、對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；當(dāng)將變壓器簡(jiǎn)化模型的除繞組的其余部分進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分處理之后，需要對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理。205、對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行短路過(guò)程中的各繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為繞組的運(yùn)動(dòng)速度；當(dāng)對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理之后，需要對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行短路過(guò)程中的各繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為繞組的運(yùn)動(dòng)速度。206、根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)基于瓦斯繼電器的油流運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。當(dāng)對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行短路過(guò)程中的各繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為繞組的運(yùn)動(dòng)速度之后，需要根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)基于瓦斯繼電器的油流運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。需要說(shuō)明的是，根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)基于瓦斯繼電器的油流運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果具體包括：A)通過(guò)在瓦斯繼電器設(shè)置的壓力監(jiān)視點(diǎn)進(jìn)行變壓器油流運(yùn)動(dòng)壓力波動(dòng)的分析；B)通過(guò)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行變壓器在外部短路沖擊時(shí)的油流速度的分析。本實(shí)施例中，通過(guò)獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理，對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理，對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。下面以一具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)用例包括：以110KV的油浸式三相電力變壓器為分析對(duì)象，采用ANSYSFLUENT、和ANSYSMechanical對(duì)110KV的油浸式三相電力變壓器在短路狀態(tài)下的流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究，計(jì)算得到了電磁場(chǎng)的分布、繞組受到的電磁力的大小、油流涌動(dòng)的速度和壓力分布的規(guī)律。進(jìn)行變壓器油流運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬中，需要求解變壓器油運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，油流運(yùn)行滿(mǎn)足流體力學(xué)Naiver-Stokes方程。流體力學(xué)的基本方程，即連續(xù)方程、動(dòng)量方程和能量方程均可由守恒定律推出。對(duì)于物理量φ，守恒定律描述如下：1)連續(xù)方程∂∂t∫VρdV+∫ρv·nds=0---(1)]]>利用Gauss散度公式，可以得到其微分形式：∂ρ∂t+▿·(ρv)=0---(2)]]>寫(xiě)成非守恒形式：DρDt+ρ▿·v=0---(3)]]>2)動(dòng)量方程∂∂t∫VρvdV+∫ρv(v·nds)=∫VρfedV+∫σ·nds=∫VρfedV-∫pnds+∫τ·nds---(4)]]>式中fe為單位質(zhì)量流體的外部體積力；σ為應(yīng)力張量，等于各向同性壓力張量與粘性應(yīng)力張量之和：σ＝-pI+τ(5)I為單位張量。對(duì)于Newton流體，粘性應(yīng)力張量與速度梯度的關(guān)系(本構(gòu)方程)如下：τij=μ(∂vj∂xi+∂vi∂xj)+λ∂vk∂xkδij---(6)]]>μ和λ為兩個(gè)粘性系數(shù)。根據(jù)Stokes假設(shè)，它們有以下的關(guān)系：2μ+3λ＝0(7)所以力學(xué)壓強(qiáng)與熱力學(xué)壓強(qiáng)p相等。動(dòng)量方程的微分形式同樣可以利用Gauss散度公式得到：∂ρv∂t+▿·(ρv⊗v+pI-τ)=ρfe---(8)]]>寫(xiě)成非守恒形式：ρDvDt≡ρ∂v∂t+ρ(v·▿)v=-▿p+▿·τ+ρfe---(9)]]>3)能量方程連續(xù)體的總能量E定義為內(nèi)能e與動(dòng)能之和：E=e+v22---(10)]]>它的變化由能量方程控制：∂∂t∫VρEdV+∫ρE(v·nds)=∫k▿T·nds+∫V(ρfe·v+qH)dV+∫(σ·v)·nds---(11)]]>上式右端第一項(xiàng)表示通過(guò)邊界熱傳導(dǎo)進(jìn)入到區(qū)域的熱量；第二項(xiàng)表示外部體積力做的功和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量；第三項(xiàng)是內(nèi)應(yīng)力在邊界上做的功。寫(xiě)成微分形式：∂ρE∂t+▿·(ρvE)=▿·(k▿T)+▿·(σ·v)+ρfe·v+qH---(12)]]>對(duì)于完全氣體(滿(mǎn)足Clapeyron方程)，內(nèi)能e為e＝cvT(13)式中cv——定容比熱容/J·kg-1·K-1。上式代入式(12)和(13)就可以得到以溫度表示的能量方程。電力變壓器等級(jí)110KV，額定容量40MVA，銘牌和結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1：變壓器內(nèi)部鐵芯采用冷軋硅鋼片疊壓制成，計(jì)算采用Maxwell自帶變壓器鐵芯基元模型。線圈采用餅式結(jié)構(gòu)，變壓器線圈采取餅式結(jié)構(gòu)，其中高壓線圈共92餅，每餅有15匝線圈；中壓線圈共76餅，每餅有6匝線圈；低壓線圈共100餅，每餅有1匝線圈；調(diào)壓壓線圈共9餅，每餅有1匝線圈。由于變壓器的外形尺寸較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建模過(guò)程中采用了Maxwell自帶基元對(duì)鐵芯和線圈建模，大大提高了工作效率。變壓器幾何處理，將會(huì)除去變壓力里面的線路，加強(qiáng)板筋，以及固定的設(shè)施部件，只保留分析中關(guān)注的主要部件，如鐵芯、繞組、油枕等。其中重點(diǎn)考慮繞組，繞組幾何全部保留，并且為了真實(shí)短路引起的繞組動(dòng)態(tài)破壞，著重保留繞組各餅層之間的窄小孔隙。其中調(diào)壓線圈9餅，餅間隙為6mm；高壓線圈92餅，餅間隙為4mm；中壓線圈76餅，餅間隙為4.25mm；低壓線圈100餅，餅間隙為4.5mm。本次模擬考慮繞組餅之間的微小間隙，假如再慮繁多的翅片，本次模擬將會(huì)有龐大的網(wǎng)格目，這樣會(huì)直接導(dǎo)致本次模擬很難開(kāi)展，因此我們將翅片簡(jiǎn)化成連同的油流通道，以簡(jiǎn)化分析模型，從而也大大較少網(wǎng)格數(shù)目。鐵芯幾何復(fù)雜，為了劃分高質(zhì)量的計(jì)算網(wǎng)格，在盡量減小影響模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，將鐵芯幾何做出相應(yīng)的處理。模擬繞組部分的網(wǎng)格是關(guān)鍵。既然滿(mǎn)足動(dòng)網(wǎng)格中的鋪層技術(shù)對(duì)網(wǎng)格的要求；又要捕捉繞組餅層之間的狹小孔隙。采用ANYSYICEMCFDBlocking技術(shù)對(duì)繞組劃分全六面體網(wǎng)格劃分是最佳選擇。全六面體網(wǎng)格劃分另一難點(diǎn)是對(duì)繞組每一餅都要剖分出block，并關(guān)聯(lián)到相關(guān)面上和線上。壁面換熱邊界層非常重要，這是影響計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的決定因素之一。尤其換熱管(翅片處)，箱體壁面需要有相應(yīng)的換熱邊界層網(wǎng)格。因此對(duì)變壓器除去繞組的其他部件，初步確定采用從面網(wǎng)格，邊界層網(wǎng)格，到體網(wǎng)格的網(wǎng)格劃分策略。本次變壓器分析模型分為固體區(qū)域和油流區(qū)域，固體區(qū)域總數(shù)14個(gè)，分別為繞組區(qū)域12個(gè)，鐵芯區(qū)域和隔板區(qū)域各一個(gè)。流體區(qū)域總數(shù)為15個(gè)，分別為動(dòng)態(tài)流體區(qū)域12個(gè)，箱體油流區(qū)域、繼電器和附加油流區(qū)域各一個(gè)。整體模型網(wǎng)格為全六面體，網(wǎng)格單元數(shù)為11094142，網(wǎng)格總結(jié)點(diǎn)數(shù)14191243。當(dāng)變壓器高壓繞組出現(xiàn)瞬間短路，各繞組餅層由于受到強(qiáng)大的電磁力的作用，整體出現(xiàn)拉壓彈簧式的運(yùn)動(dòng)，因此將會(huì)引起箱體內(nèi)冷卻油劇烈涌動(dòng)，從而將會(huì)對(duì)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生極大破壞。本次模擬，將采用ANSYSFluent動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，來(lái)模擬繞組各餅層在強(qiáng)大的電磁力作用的運(yùn)動(dòng)特性。ANSYSFluent動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)網(wǎng)有三種：彈簧壓縮式技術(shù)、動(dòng)態(tài)鋪層技術(shù)和網(wǎng)格重技術(shù)。為了保證模擬精度，本次模擬采用動(dòng)態(tài)鋪層技術(shù)。本次模擬采用ANSYSFluent中的UDF技術(shù)，編寫(xiě)程序?qū)⒍搪愤^(guò)程中各繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為繞組的運(yùn)動(dòng)速度。整個(gè)UDF編寫(xiě)采用初始化宏(DEFINE_INIT(INI,d))，該宏的目的是讀取不同時(shí)刻不同繞組的受力數(shù)據(jù)。動(dòng)網(wǎng)格宏DEFINE_CG_MOTION(velocity_a_oil,dt,vel,omega,time,dtime)，該宏是將力學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為速度數(shù)據(jù)，并施加到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)繞組上。另外，繞組在冷卻油高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到冷卻油阻力作用，阻力大小與繞組運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，本次仿真采用Compute_Force_And_Moment求解該阻力。詳見(jiàn)UDF文件。整個(gè)UDF程序總共2783行，程序編寫(xiě)語(yǔ)言為C語(yǔ)言。本次模擬計(jì)算硬件配置：32核，內(nèi)存128G；計(jì)算并行數(shù)：32核，總計(jì)算耗時(shí)近兩周，總計(jì)算的物理時(shí)間約為430毫秒。結(jié)構(gòu)和流體計(jì)算可以獲得變壓器內(nèi)部油流涌動(dòng)的特性，包括瓦斯繼電器處油流運(yùn)動(dòng)速度和壓力的非穩(wěn)態(tài)變化的規(guī)律，從而為了解變壓器在受到外部短路沖擊時(shí)特性。為了得到瓦斯繼電器處壓力的變化，在結(jié)構(gòu)和流體耦合計(jì)算過(guò)程中，在瓦斯繼電器處設(shè)置了壓力監(jiān)視點(diǎn)，通過(guò)監(jiān)視壓力的變化獲得壓力變化的趨勢(shì)。圖5(a)至圖5(e)為不同時(shí)刻下壓力的分布曲線的變化。圖5(a)為監(jiān)測(cè)面0-0.45s的壓力變化曲線，圖5(b)為監(jiān)測(cè)面0-0.01s的壓力變化曲線——?jiǎng)×也ㄆ?，圖5(c)為監(jiān)測(cè)面0.01-0.1s的壓力變化曲線——強(qiáng)烈波動(dòng)期，圖5(d)為監(jiān)測(cè)面0.1-0.2s的壓力變化曲線——弱波動(dòng)期，圖5(e)為監(jiān)測(cè)面0.2s-0.45s的壓力變化曲線——穩(wěn)定波動(dòng)期。圖5(a)至圖5(e)的監(jiān)測(cè)面壓力可以得出，峰值出現(xiàn)在低壓繞組運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)候，此時(shí)也是油流涌動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)段，隨后壓力波動(dòng)變緩，短路電流作用時(shí)間結(jié)束后，壓力趨近穩(wěn)定。圖6(a)和圖6(b)為T(mén)＝0.002s時(shí)刻軸中剖面速度分布云圖和速度矢量圖，圖6(c)和圖6(d)為T(mén)＝0.0249s時(shí)刻Z軸中剖面速度分布云圖和速度矢量圖，圖6為不同時(shí)刻截面上速度等值面的分布和速度矢量的分布。從圖6中可以看出，變壓器在受到短路沖擊初期，油流運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了188m/s，說(shuō)明在沖擊開(kāi)始階段，油流運(yùn)動(dòng)比較劇烈，但是在后期，油流運(yùn)動(dòng)速度降低到13m/s，速度的大小相比沖擊開(kāi)始階段，已經(jīng)顯著減少。因此在短路沖擊初始階段，油流運(yùn)行劇烈，可能對(duì)變壓器設(shè)備安全帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)，需要監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。從圖7中可以得出，在變壓器受到瞬態(tài)沖擊的初始階段，瓦斯繼電器位置的油流速度較高，最高值達(dá)到了1.2m/s，隨著時(shí)間的推移，油流速度逐漸減小。因此數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)于實(shí)際變壓器受到外部短路沖擊時(shí)整定值設(shè)定具有十分重要的參考信息。請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算裝置的一個(gè)實(shí)施例包括：建立單元301，用于獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型；劃分單元302，用于通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理；動(dòng)網(wǎng)格處理單元303，用于對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；計(jì)算分析單元304，用于對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。本實(shí)施例中，通過(guò)建立單元301獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，劃分單元302通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理，動(dòng)網(wǎng)格處理單元303對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理，計(jì)算分析單元304對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。上面是對(duì)三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算裝置的各單元進(jìn)行詳細(xì)的描述，下面將對(duì)子單元進(jìn)行詳細(xì)的描述，請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種三相變壓器油流運(yùn)動(dòng)的計(jì)算裝置的另一個(gè)實(shí)施例包括：建立單元401，用于獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，建立單元401，具體用于獲取到通過(guò)對(duì)Maxwell工具中的變壓器基元模型進(jìn)行保留鐵芯、繞組、油枕處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，變壓器簡(jiǎn)化模型包括固體部分和油流部分。劃分單元402，用于通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理；劃分單元402具體包括：結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格處理子單元4021，用于通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格處理子單元4022，用于將變壓器簡(jiǎn)化模型的除繞組的其余部分進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分處理。動(dòng)網(wǎng)格處理單元403，用于對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理；計(jì)算分析單元404，用于對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算。計(jì)算分析單元404具體包括：計(jì)算子單元4041，用于對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行短路過(guò)程中的各繞組受到的電磁力轉(zhuǎn)化為繞組的運(yùn)動(dòng)速度；分析子單元4042，根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)速計(jì)算獲得變壓器受到外部短路沖擊時(shí)基于瓦斯繼電器的油流運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。分析子單元4042具體包括：第一分析模塊4042a，用于通過(guò)在瓦斯繼電器設(shè)置的壓力監(jiān)視點(diǎn)進(jìn)行變壓器油流運(yùn)動(dòng)壓力波動(dòng)的分析；第二分析模塊4042b，用于通過(guò)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行變壓器在外部短路沖擊時(shí)的油流速度的分析。本實(shí)施例中，通過(guò)建立單元401獲取到通過(guò)Maxwell工具中的變壓器基元模型處理的變壓器簡(jiǎn)化模型，劃分單元402通過(guò)ICEMCFDBlocking技術(shù)將變壓器簡(jiǎn)化模型的繞組進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分處理，動(dòng)網(wǎng)格處理單元403對(duì)變壓器簡(jiǎn)化模型的高壓繞組瞬間短路處理，并對(duì)全六面體網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理，計(jì)算分析單元404對(duì)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)處理后的全六面體網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的預(yù)置結(jié)構(gòu)和流體的耦合計(jì)算，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場(chǎng)求解效率低的技術(shù)問(wèn)題。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以?xún)蓚€(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-OnlyMemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。以上所述，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3