[發明專利]一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法

在審

• 申請號: 202210844271.X
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN115130158A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 吳文達;沈妍燃;楊書文
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/20
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法。包括：S1：采用COMSOL仿真軟件中的幾何模塊建立銅鋁接線夾的幾何模型；S2：對幾何模型表面、區域進行劃分，設置材料參數；S3：設置大氣腐蝕物理場、初始參數，網格劃分；S4：計算求解，得到銅鋁接線夾腐蝕仿真結果。本發明使用COMSOL進行三維建模，并通過對銅鋁接線夾暴露在大氣中的腐蝕過程進行模擬仿真，能夠為在電網系統中服役的銅鋁接線夾腐蝕斷裂研究提供參考。

技術領域

本發明屬于金屬材料計算與模擬技術領域，具體涉及一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法。

背景技術

電網中現役的過渡線夾多為銅鋁過渡線夾，用于連接母線與電器設備。我國變電站由于銅鋁過渡設備電夾斷裂造成設備跳閘事故、電力設備損壞、大面積停電等重大事故，增加了人力、財力的消耗，嚴重影響我國電網的安全可靠運行。因此，為了減少甚至避免事故發生，對于銅鋁過渡設備線夾斷裂過程的預測至關重要。本發明結合COMSOL模擬仿真從穩態和瞬態對銅鋁接線夾的仿真情況進行模擬，可以得到某時刻的金屬電位、電流密度、隨時間變化的腐蝕厚度等。將提高電網工作人員的效率，降低事故發生的概率，保證電氣設備與引線的連接安全可靠。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法，通過對銅鋁接線夾暴露在大氣中的腐蝕過程進行模擬仿真，通過仿真計算穩態和瞬態條件下的銅鋁接線夾的表面電位、電流密度、腐蝕厚度等關鍵數據。該仿真模型為電網系統中服役的銅鋁接線夾腐蝕斷裂研究提供參考，從而減少由于線夾斷裂造成的安全事故。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法，包括如下步驟：

S1、采用COMSOL仿真軟件中的幾何模塊建立銅鋁接線夾的幾何模型；

S2、對幾何模型表面、區域進行劃分，設置材料參數；

根據步驟S1中的幾何模型劃分出銅區域、鋁區域，銅表面、鋁表面，銅端子邊界、鋁端子邊界，銅接地表面、鋁接電表面；根據銅鋁接線夾的實際工作情況選擇物理接口并設置相應的銅、鋁材料；

S3、設置大氣腐蝕物理場、初始參數，網格劃分；

獲取大氣腐蝕模型中的電解質膜厚度、氧溶解度、氧擴散率、電解質電導率和相對濕度，設置大氣腐蝕物理場；獲取銅塊、鋁塊的電導率、熱膨脹系數、恒壓熱容、相對介電常數、密度、導熱系數、楊氏模量和泊松比；

根據步驟S2所建立的幾何物理模型，對銅表面、鋁表面，銅端子邊界、鋁端子邊界，銅接地表面、鋁接電表面進行網格剖分；

S4、計算求解，得到銅鋁接線夾腐蝕仿真結果。

相較于現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明方法通過對銅鋁接線夾暴露在大氣中的腐蝕過程進行模擬仿真，通過仿真計算穩態和瞬態條件下的銅鋁接線夾的表面電位、電流密度、腐蝕厚度等關鍵數據。該仿真模型為電網系統中服役的銅鋁接線夾腐蝕斷裂研究提供參考，從而減少由于線夾斷裂造成的安全事故。

附圖說明

圖1為本發明的基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法流程框圖。

圖2為本發明一個實施例提供的一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法的銅鋁接線夾幾何模型。

圖3為本發明一個實施例提供的一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法的銅塊區域。

圖4為本發明一個實施例提供的一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法的鋁塊區域。

圖5為本發明一個實施例提供的一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法的銅塊接地表面。

圖6為本發明一個實施例提供的一種基于COMSOL的銅鋁接線夾腐蝕模擬方法的鋁塊接電表面。