本申请公开了一种气阀连续运动的模拟方法，该方法应用于高压断路器设备计算机仿真，用于对断路器中气流场进行模拟，具体方案为建立断路器的灭弧室的几何模型；基于质量守恒、动量守恒、能量守恒建立灭弧室的流体力学计算模型；提取所述气阀的实时受力，根据受力计算得到气阀的实时速度，代入流体力学计算模型中，得到流体力学方程组；求解流体力学方程组，得到包含气阀连续运动的气流场模拟结果。本申请提出的气阀连续运动的模拟方案中，气阀的运动速度由其两侧受力计算得到，符合实际工作情况，从而能够实现用于对断路器中气阀的连续运动进行准确模拟，提高了气流场模拟的准确性。提高了气流场模拟的准确性。提高了气流场模拟的准确性。
【技术实现步骤摘要】
气阀连续运动的模拟方法、装置、电子设备和存储介质
[0001]本申请涉及电力装备
，更具体地说，涉及一种气阀连续运动的模拟方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
[0002]随着计算机仿真技术的飞速发展，断路器气流场的模拟在断路器的研发中起到了重要作用。国内外学者在断路器的气流场模拟方面进行了大量工作。其中，姜旭利用Fluent软件添加用户自定义气体物性参数，进行了耦合真实气体模型的冷态气流场仿真分析，发现真实气体模型比理想气体模型更准确；另外，姜旭还针对不同断路器喷口结构下不同压力比对于气流场的影响进行了研究。林莘对SF6/N2混合气体断路器的冷态恢复特性进行了仿真模拟，得出了介质恢复强度随着开距增加的曲线。关盛楠对喷口中的湍流进行了仿真模拟，研究了湍流对介质恢复特性的影响，认为湍流发展越充分，越有利于提高介质恢复强度。Jiu Dun Yan研究了不同电流和压力比对于激波的影响。
[0003]对于断路器气流场的模拟多集中在不同结构对于湍流和激波的影响，以及电弧模型和喷口烧蚀的影响上。随着理论研究的不断成熟，气流场的模拟逐渐向工程应用的方向发展。断路器结构中阀片的运动直接影响气流的通断和气流通道的大小，正确模拟气阀的运动对于气流场模拟的准确性起到重要作用。
[0004]本申请的专利技术人发现，在现有技术中，在对气阀进行模拟时是将气阀的运动离散为开关两个位置，或者开关之间的n个位置，与实际气阀的连续运动之间存在一定误差，导致模拟准确性较低，从而影响了对气流场模拟的准确性。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本申请提供一种气阀连续运动的模拟方法、装置、电子设备和存储介质，用于对断路器中气阀的连续运动进行准确模拟，以提高气流场模拟的准确性。
[0006]为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0007]一种气阀连续运动的模拟方法，应用于电子设备，用于对断路器中气流场进行模拟，所述模拟方法包括步骤：
[0008]建立所述断路器的灭弧室的几何模型；
[0009]基于所述几何模型建立所述灭弧室的流体力学计算模型；
[0010]提取所述气阀的实时受力，根据所述实时受力计算所述气阀的实时速度，将所述实时速度代入所述流体力学计算模型中，得到流体力学方程组；
[0011]求解所述流体力学方程组，得到包含所述气阀的连续运动的气流场模拟结果。
[0012]可选的，所述建立所述断路器的灭弧室的几何模型，包括步骤：
[0013]获取所述灭弧室中气体流经区域、所述断路器的气阀的打开位置、所述气阀的关闭位置和所述气阀的阀片在运动中扫过的流体区域；
[0014]根据所述流经区域、所述打开位置、所述关闭位置和所述扫过区域构进行模型建
立，得到所述几何模型。
[0015]可选的，所述基于所述几何建立所述灭弧室的流体力学计算模型,包括步骤：
[0016]将所述灭弧室根据区域的运动类型进行网格划分，得到多个网格区域，所述网格区域中包括随气阀运动的运动区域、气阀扫过的变形区域和其余的静止区域；
[0017]基于所述多个网格区域得到所述流体力学计算模型。
[0018]可选的，所述提取所述气阀的实时受力，根据所述实时受力计算所述气阀的实时速度，将所述实时速度代入所述流体力学计算模型中，得到流体力学方程组，包括步骤：
[0019]提取所述气阀的实时受力；
[0020]根据力的平衡得出所述气阀的运动速度，计算公式如下：
[0021][0022]式中v为气阀运动速度，m为气阀的质量，F为气阀所受合力，其计算公式为，P1，P2分别为气阀两侧所受的压力，ff为摩擦力，Fs为弹簧力，其计算公式为，为弹性系数，x为阀片位移，x0为弹簧初始压缩长度，若阀片未连接弹簧，则弹簧力一项为0；
[0023]根据显式欧拉方程计算所述气阀的阀片在某一时间步中的所述实时速度，计算公式如下：
[0024]v
t
＝v
t
‑△
t
+(F/m)
△
t将所述实时速度代入所述流体力学计算模型，得到所述流体力学方程组。
[0025]一种气阀连续运动的模拟装置，应用于电子设备，用于对断路器中气阀的连续运动进行模拟，所述模拟装置包括：
[0026]第一构建模块，被配置为构建所述断路器的灭弧室的几何模型；
[0027]第二构建模块，被配置为基所述几何模型建立所述灭弧室的流体力学计算模型；
[0028]第一计算模块，被配置为提取所述气阀的实时受力，根据所述实时受力计算所述气阀的实时速度，将所述实时速度代入所述流体力学计算模型，得到流体力学方程组；
[0029]第二计算模块，被配置为求解所述流体力学方程组，得到包含所述气阀的连续运动的气流场模拟结果。
[0030]可选的，所述第一构建模块包括：
[0031]区域获取单元，用于获取所述灭弧室中气体流经区域、所述断路器的气阀的打开位置、所述气阀的关闭位置和所述气阀的阀片在运动中扫过的流体区域；
[0032]第一构建单元，用于根据所述流经区域、所述打开位置、所述关闭位置和所述扫过区域构进行模型建立，得到所述几何模型。
[0033]可选的，所述第二构建模块包括：
[0034]网格划分单元，用于根据区域的运动类型将所述灭弧室进行网格划分，得到多个网格区域，所述多个网格区域包括随气阀运动的运动区域、所述气阀扫过的变形区域和其余的静止区域；
[0035]第二构建单元，用于基于所述多个网格区域得到所述流体力学计算模型。
[0036]可选的，所述第一计算模块包括：
[0037]速度计算单元，提取所述气阀的实时受力；根据力的平衡得出所述气阀的运动速度，计算公式如下，
[0038][0039]式中v为气阀运动速度，m为气阀的质量，F为气阀所受合力，其计算公式为，P1，P2分别为气阀两侧所受的压力，ff为摩擦力，Fs为弹簧力，其计算公式为，为弹性系数，x为阀片位移，x0为弹簧初始压缩长度，若阀片未连接弹簧，则弹簧力一项为0。
[0040]根据显式欧拉方程计算得出所述阀片在某一时间步中的所述实时速度，计算公式如下，
[0041]v
t
＝v
t
‑△
t
+(F/m)
△
t；
[0042]方程联立单元，用于将所述实时速度代入所述流体力学模型，得到所述流体力学方程组。
[0043]一种电子设备，用于对断路器中气阀的连续运动进行模块，所述电子设备包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：
[0044]所述存储器用于存储计算机程序或指令；
[0045]所述处理器用于执行所述计算机程序或指令，以使所述电子设备实现如上所述的气阀连续运动的模拟方法。
[0046]一种存储介质，应用于电子设备，所述存储介质承载有一个或多个计算机程序，当所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气阀连续运动的模拟方法，应用于电子设备，用于对断路器中气流场进行模拟，其特征在于，所述模拟方法包括步骤：建立所述断路器的灭弧室的几何模型；基于所述几何模型建立所述灭弧室的流体力学计算模型；提取所述气阀的实时受力，根据所述实时受力计算所述气阀的实时速度，将所述实时速度代入所述流体力学计算模型中，得到流体力学方程组；求解所述流体力学方程组，得到包含所述气阀的连续运动的气流场模拟结果。2.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述建立所述断路器的灭弧室的几何模型，包括步骤：获取所述灭弧室中气体流经区域、所述断路器的气阀的打开位置、所述气阀的关闭位置和所述气阀的阀片在运动中扫过的流体区域；根据所述流经区域、所述打开位置、所述关闭位置和所述扫过区域构进行模型建立，得到所述几何模型。3.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述基于所述几何建立所述灭弧室的流体力学计算模型,包括步骤：将所述灭弧室根据区域的运动类型进行网格划分，得到多个网格区域，所述网格区域中包括随气阀运动的运动区域、气阀扫过的变形区域和其余的静止区域；基于所述多个网格区域得到所述流体力学计算模型。4.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述提取所述气阀的实时受力，根据所述实时受力计算所述气阀的实时速度，将所述实时速度代入所述流体力学计算模型中，得到流体力学方程组，包括步骤：提取所述气阀的实时受力；根据力的平衡得出所述气阀的运动速度，计算公式如下：式中v为气阀运动速度，m为气阀的质量，F为气阀所受合力，其计算公式为，P1，P2分别为气阀两侧所受的压力，ff为摩擦力，Fs为弹簧力，其计算公式为，为弹性系数，x为阀片位移，x0为弹簧初始压缩长度，若阀片未连接弹簧，则弹簧力一项为0；根据显式欧拉方程计算所述气阀的阀片在某一时间步中的所述实时速度，计算公式如下：v
t
＝v
t
‑△
t
+(F/m)
△
t将所述实时速度代入所述流体力学计算模型，得到所述流体力学方程组。5.一种气阀连续运动的模拟装置，应用于电子设备，用于对断路器中气阀的连续运动进行模拟，其特征在于，所述模拟装置包括：第一构建模块，被配置为构建所述断路器的灭弧室的几何模型；第二构建模块，被配置为基所述几何模型建立所述灭弧室的流体力学计算模型；第一计算模块，被配置...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟涛，高洁，吕毅，杨龙，孙舒畅，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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