一种变压器内温度场分布的计算方法及相关设备技术

本发明专利技术实施例公开了一种变压器内温度场分布的计算方法及相关设备，所述方法包括：获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布；基于所述初始温度场分布获取所述目标变压器内平行于重力的流体面上预设点的温度值；基于所述温度值通过分段三次差值获得目标线边界条件，并基于所述目标线边界条件计算目标变压器的目标温度场分布。通过分段三次差值法为计算目标变压器的目标温度场分布的过程提供更精准的边界条件，通过提高边界条件的准确度，提高温度场分布的准确性。分布的准确性。分布的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器内温度场分布的计算方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及变压器内温度场分布的计算
，尤其涉及一种变压器内温度场分布的计算方法及相关设备。

技术介绍

[0002]如何准确、快捷地掌握变压器内部温度分布、获取绕组热点温度对优化变压器结构设计、合理利用变压器最大负载能力、提高经济效益、延长变压器寿命都具有重要意义。在仿真计算中，在基于预设边界条件计算变压器内部温度场分布时，所述预设边界条件往往不能体现实际情况，因此基于预设边界条件所得的变压器内部温度场分布的准确性较低。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请实施例提供了一种变压器内温度场分布的计算方法及相关设备，用于解决现有技术中基于预设边界条件所得的变压器内部温度场分布的准确性较低的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本申请提出一种变压器内温度场分布的计算方法，包括：
[0004]获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布；
[0005]基于所述初始温度场分布获取所述目标变压器内平行于重力的流体面上预设点的温度值；
[0006]基于所述温度值通过分段三次差值获得目标线边界条件，并基于所述目标线边界条件计算目标变压器的目标温度场分布。
[0007]可选的，所述获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布的步骤，包括：
[0008]基于所述目标变压器自然对流几何结构和所述材料参数利用有限元软件构建所述目标变压器的初始仿真模型；
[0009]根据所述网格剖分参数对所述初始仿真模型进行有限元划分，得到所述目标变压器的仿真耦合计算模型；
[0010]设置预设边界条件，所述预设边界条件为：对于层流接口，将固体面作为无滑移边界、将垂直重力的两个面作为开放边界、将平行重力的流体面作为滑移边界；对于流体传热接口，将固体面作为热源边界，将平行于重力的流体面作为热通量边界；
[0011]基于所述仿真耦合计算模型和所述预设边界条件计算所述目标变压器的初始温度场分布。
[0012]可选的，在所述基于所述仿真耦合计算模型和所述预设边界条件计算所述目标变压器的初始温度场分布的步骤之前，还包括：
[0013]定义仿真耦合计算模型的初始温度；
[0014]设定所述目标变压器的外界环境温度，并假设外界环境温度恒定；
[0015]获取所述目标变压器等效对流换热系数，并设置辐射表面发射率，所述等效对流换热系数表示为：h
e
＝h(S1+S2)，其中：S1为油箱箱体的表面积，S2为散热片的总面积，h为油箱及散热片的对流换热系数。
[0016]可选的，所述基于所述仿真耦合计算模型和所述预设边界条件计算所述目标变压器的初始温度场分布的步骤，包括：
[0017]当设外界环境温度恒定，变压器热源在单位时间恒定产热，并且变压器的内部产热和散热达到平衡时，所述仿真耦合计算模型的控制方程为：
[0018][0019]其中，x轴向坐标、y径向坐标、u流体轴向速度、v流体径向速度、ρ流体密度、f
x
流体轴向外力密度大小、f
y
流体径向外力密度大小、μ流体动力粘度系数、c
p
定压比热容、T导体温度、λ热传导系数、S
T
热源，并基于所述控制方程计算所述目标变压器的初始温度场分布；
[0020]当设外界环境温度恒定，变压器热源在单位时间恒定产热，所述目标变压器的内部产热和散热不平衡时，基于所述等效对流换热系数和所述仿真耦合计算模型的控制方程计算所述目标变压器的初始温度场分布。
[0021]可选的，所述基于所述控制方程计算所述目标变压器的温度场分布的步骤，包括：
[0022]计算所述目标变压器按照控制方程运行时的广义向内热通量；
[0023]基于所述广义向内热通量计算所述目标变压器的温度场分布。
[0024]可选的，所述计算所述目标变压器按照控制方程运行时的广义向内热通量的步骤，包括：
[0025]按照公式：
[0026][0027]计算所述目标变压器按照控制方程运行时的广义向内热通量，其中，q0为广义向内热通量，P为热源的功率，S为模型表面积。
[0028]可选的，所述基于所述温度值通过分段三次差值获得目标线边界条件，并基于所述目标线边界条件计算目标变压器的目标温度场分布的步骤，包括：
[0029]将所述温度值作为分段三次插值函数的分段点，获得目标线边界条件；
[0030]将所述目标线边界条件替换所述热通量边界，得到目标边界条件，所述目标边界条件为：对于层流接口，将固体面作为无滑移边界、将垂直重力的两个面作为开放边界、将
平行重力的流体面作为滑移边界；对于流体传热接口，将固体面作为热源边界，目标线边界条件；
[0031]基于所述目标边界条件计算目标变压器的目标温度场分布。
[0032]另一方面，本申请提供了一种变压器内温度场分布的计算装置，包括：
[0033]数据采集模块，用于获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布；
[0034]采样模块，用于基于所述初始温度场分布获取所述目标变压器内平行于重力的流体面上预设点的温度值；
[0035]计算模块，用于基于所述温度值通过分段三次差值获得目标线边界条件，并基于所述目标线边界条件计算目标变压器的目标温度场分布。
[0036]另一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的变压器内温度场分布的计算方法的步骤。
[0037]另一方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述的变压器内温度场分布的计算方法的步骤。
[0038]实施本专利技术实施例，将具有如下有益效果：
[0039]通过获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布；基于所述初始温度场分布获取所述目标变压器内平行于重力的流体面上预设点的温度值；基于所述温度值通过分段三次差值获得目标线边界条件，并基于所述目标线边界条件计算目标变压器的目标温度场分布。通过分段三次差值法为计算目标变压器的目标温度场分布的过程提供更精准的边界条件，通过提高边界条件的准确度，提高温度场分布的准确性。
附图说明
[0040]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]其中：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器内温度场分布的计算方法，其特征在于，包括：获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布；基于所述初始温度场分布获取所述目标变压器内平行于重力的流体面上预设点的温度值；基于所述温度值通过分段三次差值获得目标线边界条件，并基于所述目标线边界条件计算目标变压器的目标温度场分布。2.如权利要求1所述的变压器内温度场分布的计算方法，其特征在于，所述获取在将平行重力的流体面作为滑移边界的条件下，目标变压器的初始温度场分布的步骤，包括：基于所述目标变压器自然对流几何结构和所述材料参数利用有限元软件构建所述目标变压器的初始仿真模型；根据所述网格剖分参数对所述初始仿真模型进行有限元划分，得到所述目标变压器的仿真耦合计算模型；设置预设边界条件，所述预设边界条件为：对于层流接口，将固体面作为无滑移边界、将垂直重力的两个面作为开放边界、将平行重力的流体面作为滑移边界；对于流体传热接口，将固体面作为热源边界，将平行于重力的流体面作为热通量边界；基于所述仿真耦合计算模型和所述预设边界条件计算所述目标变压器的初始温度场分布。3.如权利要求2所述的变压器内温度场分布的计算方法，其特征在于，在所述基于所述仿真耦合计算模型和所述预设边界条件计算所述目标变压器的初始温度场分布的步骤之前，还包括：定义仿真耦合计算模型的初始温度；设定所述目标变压器的外界环境温度，并假设外界环境温度恒定；获取所述目标变压器等效对流换热系数，并设置辐射表面发射率，所述等效对流换热系数表示为：h
e
＝h(S1+S2)，其中：S1为油箱箱体的表面积，S2为散热片的总面积，h为油箱及散热片的对流换热系数。4.如权利要求3所述的变压器内温度场分布的计算方法，其特征在于，所述基于所述仿真耦合计算模型和所述预设边界条件计算所述目标变压器的初始温度场分布的步骤，包括：当设外界环境温度恒定，变压器热源在单位时间恒定产热，并且变压器的内部产热和散热达到平衡时，所述仿真耦合计算模型的控制方程为：
其中，x轴向坐标、y径向坐标、u流体轴向速度、v流体径向速度、ρ流体密度、f
x
流体轴向外力密度大小、f
y
流体径向外力密度大小、μ流体动力粘度系数、c
p
定压比热容、T导体温度、λ热传导系数、S
T
热源，并基于所述控制方程计算所述目标变压器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭庆军，王欣，邹德旭，周仿荣，王山，王浩州，邹阅培，杨金越，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：