220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统，用于解决现有技术中无法从多物理场角度对大型变压器内部短路时的实际环境进行模拟还原，无法获取变压器内部的真实短路环境，从而缺乏有效的对变压器寿命及运行情况的掌握的技术问题。本发明专利技术实施例方法包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理；对变压器分析模型的绕组进行全六面体网格划分；对变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分；植入UDF编写程序，将短路过程中变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度；通过压力耦合算法结合变压器分析模型的绕组的运动速度和受力情况计算分析变压器分析模型的瞬态油流涌动情况。

【技术实现步骤摘要】
220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统
本专利技术涉及油浸式变压器
，尤其涉及一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统。
技术介绍
现代经济的迅速发展对电力的需求日趋上升，作为电力系统的最重要的部分之一，电力变压器的发展也面临诸多挑战。从全球电力行业的发展趋势来看，高容量、超高容量变压器是一个主要的发展方向，超高压/特高压输电在中国已有试运行线路。在新的发展阶段，传统设计手段已经无法应对电力变压器设计中的挑战，需求引入新的技术手段以改进设计流程。目前，现有技术中对于高容量大型变压器中绕组的受力情况大多数为基于对变压器短路时的电磁场所产生的电磁力进行的分析，很少同时考虑到变压器内部的油流涌动等特性，无法从多物理场角度对大型变压器内部短路时的实际环境进行模拟还原，无法获取大型变压器内部的真实短路环境，从而缺乏有效的对变压器寿命及运行情况的掌握。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统，解决了现有技术中对于高容量大型变压器中绕组的受力情况大多数为基于对变压器短路时的电磁场所产生的电磁力进行的分析，很少同时考虑到变压器内部的油流涌动等特性，无法从多物理场角度对大型变压器内部短路时的实际环境进行模拟还原，无法获取大型变压器内部的真实短路环境，从而缺乏有效的对变压器寿命及运行情况的掌握的技术问题。本专利技术实施例提供的一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型；对220kV油浸式变压器分析模型的绕组进行全六面体网格划分，并对绕组的每一饼剖分出Block，并关联到相关面上和线上；对220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分；植入UDF编写程序，将短路过程中220kV油浸式变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度；通过压力耦合算法结合220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动速度和受力情况计算分析220kV油浸式变压器分析模型的瞬态油流涌动情况。可选地，对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，保留变压器的绕组各饼层之间的窄小孔隙，并将变压器的翅片简化成连同的油流通道，获得220kV油浸式变压器分析模型。可选地，对220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分包括：对220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件通过采用从面网格，到边界层网格，再到体网格的网格划分策略进行壁面换热边界层网格划分。可选地，体网格包括附面层网格和四面体网格。可选地，UDF编写程序具体包括：读入电磁力数据并验证；线性插值求解瞬时作用力；求解瞬时加速度；求解瞬时速度；加载到运动刚体。可选地，植入UDF编写程序，将短路过程中220kV油浸式变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度之后还包括：对UDF编写程序进行调试，测试UDF编写程序的算法的正确度以及220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动区域网格变形合理度。本专利技术实施例提供的一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟系统，包括：模型处理模块，用于对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型；第一网格划分模块，用于对220kV油浸式变压器分析模型的绕组进行全六面体网格划分，并对绕组的每一饼剖分出Block，并关联到相关面上和线上；第二网格划分模块，用于对220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分；程序植入模块，用于植入UDF编写程序，将短路过程中220kV油浸式变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度；计算分析模块，用于通过压力耦合算法结合220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动速度和受力情况计算分析220kV油浸式变压器分析模型的瞬态油流涌动情况。可选地，模型处理模块包括：模型处理单元，用于对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，保留变压器的绕组各饼层之间的窄小孔隙，并将变压器的翅片简化成连同的油流通道，获得220kV油浸式变压器分析模型。可选地，第二网格划分模块包括：网格划分单元，用于对220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件通过采用从面网格，到边界层网格，再到体网格的网格划分策略进行壁面换热边界层网格划分。可选地，还包括：程序调试模块，用于对UDF编写程序进行调试，测试UDF编写程序的算法的正确度以及220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动区域网格变形合理度。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统，包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型；对220kV油浸式变压器分析模型的绕组进行全六面体网格划分，并对绕组的每一饼剖分出Block，并关联到相关面上和线上；对220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分；植入UDF编写程序，将短路过程中220kV油浸式变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度；通过压力耦合算法结合220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动速度和受力情况计算分析220kV油浸式变压器分析模型的瞬态油流涌动情况，本专利技术实施例中通过建立220kV油浸式变压器的分析模型，并对模型内部在短路情况下的电磁场、结构、流体等多物理场进行数值模拟后，获取到在多物理场影响下通过电磁和流体耦合，再现大型变压器在短路情况下的内部的油流涌动特性，解决了现有技术中对于高容量大型变压器中绕组的受力情况大多数为基于对变压器短路时的电磁场所产生的电磁力进行的分析，很少同时考虑到变压器内部的油流涌动等特性，无法从多物理场角度对大型变压器内部短路时的实际环境进行模拟还原，无法获取大型变压器内部的真实短路环境，从而缺乏有效的对变压器寿命及运行情况的掌握的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟系统的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法及系统，用于解决了现有技术中对于高容量大型变压器中绕组的受力情况大多数为基于对变压器短路时的电磁场所产生的电磁力进行的分析，很少同时考虑到变压器内部的油流涌动等特性，无法从多物理场角度对大型变压器内部短路时的实际环境进行模拟还原，无法获取大型变压器内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型；对所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组进行全六面体网格划分，并对所述绕组的每一饼剖分出Block，并关联到相关面上和线上；对所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分；植入UDF编写程序，将短路过程中所述220kV油浸式变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度；通过压力耦合算法结合所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动速度和受力情况计算分析所述220kV油浸式变压器分析模型的瞬态油流涌动情况。

【技术特征摘要】
1.一种220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型；对所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组进行全六面体网格划分，并对所述绕组的每一饼剖分出Block，并关联到相关面上和线上；对所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分；植入UDF编写程序，将短路过程中所述220kV油浸式变压器分析模型的各绕组受到的电磁力转化为绕组的运动速度；通过压力耦合算法结合所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组的运动速度和受力情况计算分析所述220kV油浸式变压器分析模型的瞬态油流涌动情况。2.根据权利要求1所述的220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，所述对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，获得220kV油浸式变压器分析模型包括：对220kV油浸式变压器进行变压器几何模型处理，保留变压器的绕组各饼层之间的窄小孔隙，并将变压器的翅片简化成连同的油流通道，获得220kV油浸式变压器分析模型。3.根据权利要求1所述的220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，所述对所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件进行壁面换热边界层网格划分包括：对所述220kV油浸式变压器分析模型的绕组外的部件通过采用从面网格，到边界层网格，再到体网格的网格划分策略进行壁面换热边界层网格划分。4.根据权利要求3所述的220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，所述体网格包括附面层网格和四面体网格。5.根据权利要求1所述的220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，所述UDF编写程序具体包括：读入电磁力数据并验证；线性插值求解瞬时作用力；求解瞬时加速度；求解瞬时速度；加载到运动刚体。6.根据权利要求1所述的220kV油浸式变压器结构、流体多物理场数值模拟方法，其特征在于，所述植入UDF编写程序，将短路过程中所述22...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德波，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44