[發(fā)明專利]一種基于Hypermesh和Fluent聯(lián)合仿真的除冰電纜載流量計(jì)算方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010953606.2
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112149290A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐飛彬;項(xiàng)峰;鄭霞財(cái);郝天君;張偉;陳中亞
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F111/10;G06F113/16;G06F119/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種基于Hypermesh和Fluent聯(lián)合仿真的除冰電纜載流量計(jì)算方法，包括以下步驟：P1建立簡化的除冰電纜束幾何模型；P2將幾何模型導(dǎo)入Hypermesh中并生成網(wǎng)格；P3在Hypermesh導(dǎo)出Fluent能識別的cas網(wǎng)格文件，導(dǎo)入Fluent中；P4在Fluent中定義材料屬性；P5分別加載多種工況的熱功率密度、邊界條件，進(jìn)行求解設(shè)置并求解；P6求解計(jì)算后電纜束中是否有電纜達(dá)到允許溫度，若得出的結(jié)論為是，則仿真結(jié)束，除冰電纜中的電流即為除冰電纜載流量；若得出的結(jié)論為否，進(jìn)入步驟P7；P7搜索并改變通過除冰電纜的電流值，重復(fù)循環(huán)執(zhí)行步驟P5至步驟P6。該方法可以很好的解決除冰電纜載流量計(jì)算的工程問題，并且精確反映多種工況下除冰多芯電纜束的溫度分布情況，為除冰策略的制定和除冰系統(tǒng)的選型提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電纜技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于Hypermesh和Fluent聯(lián)合仿真的除冰電纜載流量計(jì)算方法。

背景技術(shù)

目前為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)在低溫環(huán)境下正常運(yùn)行，需加裝除冰系統(tǒng)。除冰供電電纜主要給除冰系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)和加熱器供電，與風(fēng)機(jī)輪轂供電電纜、其他通訊電纜構(gòu)成電纜束敷設(shè)于齒輪箱空心軸中心的穿線管內(nèi)。除冰電纜供電電流的大小不僅影響電纜束中其他電纜的溫升，還直接決定了加熱器和鼓風(fēng)機(jī)的功率大小，進(jìn)而影響除冰系統(tǒng)的除冰效率。而且為使電纜溫升更小，需增大電纜的截面積，因此準(zhǔn)確計(jì)算除冰電纜的載流量，對于提高除冰電纜的使用率及供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有極其重要的意義。

除冰電纜載流量是指含除冰電纜的電纜束在滿足除冰的多種工況下穩(wěn)定運(yùn)行的允許溫度時除冰電纜中通過的最大電流?，F(xiàn)有技術(shù)中，對于載流量的計(jì)算主要采用國際電工委員會(IEC)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)IEC60287。該標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式基于等效熱路法，是一種簡化的穩(wěn)態(tài)解析算法，計(jì)算步驟繁瑣，計(jì)算結(jié)果偏于保守，而且具有應(yīng)用條件的局限性，只能適用于單根電纜及有限的簡單排布方式的集群電纜。在除冰電纜載流量計(jì)算問題中，除了存在多回路電纜熱耦合問題及復(fù)雜的排布方式和邊界條件，還由于除冰系統(tǒng)的控制策略而具有瞬態(tài)溫升問題的特征，標(biāo)準(zhǔn)IEC60287的算法已經(jīng)不再適用。近二十年以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬計(jì)算方法由于可以處理復(fù)雜邊界、多種負(fù)荷效應(yīng)耦合等許多解析法束手無策的問題，被應(yīng)用于電纜溫度場的模擬計(jì)算，給工程應(yīng)用帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

Fluent中采用的有限體積法是數(shù)值模擬計(jì)算方法中的一種，在給定多種工況的電纜束敷設(shè)條件、除冰策略、齒輪箱油溫的條件下，對電纜束的溫度場進(jìn)行計(jì)算分析，具有很好的守恒性、計(jì)算模型貼近實(shí)際邊界條件、數(shù)值計(jì)算過程易于收斂的優(yōu)勢，可以很好的解決除冰電纜載流量計(jì)算的工程問題。

Hypermesh作為一款專業(yè)的前處理軟件，具有應(yīng)用范圍廣，支持求解器接口多、網(wǎng)格劃分質(zhì)量高的特點(diǎn)，因此采用Hypermesh作為前處理軟件對電纜束進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)算步驟繁瑣，具有應(yīng)用條件的局限性，問題，提供一種對實(shí)際問題做了簡化，而后基于Hypermesh生成網(wǎng)格文件，由電纜束的多種實(shí)際工況提取出熱功率密度加載和邊界條件，在有限體積法仿真軟件Fluent中進(jìn)行設(shè)置并仿真分析，得到電纜束溫度場分布，可采用多種搜索方法進(jìn)行循環(huán)迭代，獲得除冰電纜在需求工作環(huán)境情況下的載流量，為除冰系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)、除冰策略的制定確定提供依據(jù)的基于Hypermesh和Fluent聯(lián)合仿真的除冰電纜載流量計(jì)算方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于Hypermesh和Fluent聯(lián)合仿真的除冰電纜載流量計(jì)算方法，方法包括以下步驟：

P1：建立簡化的除冰電纜束幾何模型；

P2：將幾何模型導(dǎo)入Hypermesh中并生成網(wǎng)格；

P3：在Hypermesh導(dǎo)出Fluent能識別的cas網(wǎng)格文件，導(dǎo)入Fluent中；