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油浸式变压器三维电磁-流体-温度场耦合分析方法被引量：61: 2015年; 提出了一种基于有限元法和有限体积法的变压器三维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器三维模型,采用有限元法分析变压器内磁通密度分布,并求得变压器及绕组损耗。将变压器铁芯及绕组损耗作为热源,采用有限体积法求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流及温度分布,同时根据温度场结果对变压器损耗进行修正,通过迭代求解变压器流体-温度场获取变压器内部最终温度分布结果,提高求解精度。采用所提方法对35 k V油浸式变压器进行三维电磁-流体-温度场分析,将结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了所提方法的有效性和正确性。; 廖才波阮江军刘超文武王珊珊梁嗣元; 关键词：变压器有限元法有限体积法电磁场油浸式变压器

非重叠Mortar有限单元法在运动导体涡流场计算中的应用被引量：5: 2012年; 使用非重叠Mortar有限单元法(non-overlapping mortarfinite element method,NO-MFEM)对2维轴对称滑动问题进行了计算。在处理运动问题时,NO-MFEM将求解区域分解为运动和静止2个子域。在子域交界面上,NO-MFEM不要求节点逐点匹配,在运动发生后只需要改变运动部件所在区域节点的坐标,从而克服了传统有限元法(finite elementmethod,FEM)在处理运动问题时需要不断进行网格重剖的麻烦。该文首先介绍了NO-MFEM的基本原理;说明了适合于该方法处理的运动问题的类型;通过2维静电场问题分析了NO-MFEM的非协调误差;使用NO-MFEM对感应线圈炮模型进行了计算,分析了发射过程中不同时刻空间磁场和电枢涡流的分布,通过与实验结果和其他数值仿真结果进行对比,验证了NO-MFEM在处理运动导体涡流场(moving conductor eddy current,MCEC)问题上的有效性。; 刘守豹阮江军彭迎杜志叶黄道春王栋张宇娇; 关键词：有限元法感应线圈炮

并行求解含有高阶单元的电磁场数值问题被引量：4: 2010年; 并行计算是进行大规模电磁问题数值模拟的主要手段,但是含有高阶单元的网格分区一直是比较难处理的问题。为此,提出一种针对含有高阶二次单元的有限元模型网格分区的捆绑分区法,用于解决含有高阶单元的网格分区困难,并给出了含有高阶二次单元的有限元模型并行计算基本流程。通过平行板电容器模型和500kV复合绝缘子沿面电压分布计算模型仿真分析,验证了此方法在二维和三维问题中的可行性和正确性。此方法对于电磁问题的大规模数值求解提供了可能。; 王栋阮江军杜志叶阮祥勇黄道春; 关键词：电磁场并行计算

500kV架空输电线路覆冰失效有限元仿真分析被引量：30: 2012年; 高压架空输电线路覆冰倒塔是近几年来影响我国电力系统安全稳定运行的重要因素之一。基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS,考虑杆塔和导、地线之间的铰接耦合作用,研究了塔-线体系的力学数值分析模型的建模方法。针对具体线路覆冰微气候区,建立了2个耐张段的塔-线系统整体仿真模型,分析了不同覆冰厚度、风向以及风速作用下,塔线系统的失效情况。针对杆塔结构薄弱点,提出了相应的改造措施,并通过数值仿真进行了校核。数值分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和线路改造措施效果评估。; 杜志叶张宇阮江军阮祥勇甘艳杜卫; 关键词：覆冰应力

瞬态运动电磁问题的时步有限元方法研究被引量：10: 2013年; 从处理瞬态运动电磁问题的基本方法出发,对已有的研究方法进行了总结。通过引入流体动力学中的概念,将处理电磁运动问题方法分为欧拉描述和拉格朗日描述,推导了两者之间的关系。给出了两种描述下的涡流场控制方程,指出了速度项对涡流项的影响。验证了拉格朗日描述下,转子运动后对其刚度矩阵的影响。由于欧拉描述和拉格朗日描述存在各自的缺点,采用欧拉描述和拉格朗日描述相结合的时步有限元法来处理含运动导体的涡流问题。以一台三相异步感应电机为例,分析其空载起动过程。通过计算得到定子三相电流、电磁转矩、电机转速随时间的变化关系,很好地验证了该方法在处理此类运动问题的有效性。; 黄涛阮江军张宇娇甘艳孙梦云刘海龙; 关键词：时步有限元法

基于多物理场耦合计算分析的多相异步电机设计平台被引量：5: 2012年; 传统的电机设计方法主要是通过经验公式进行估算,此方法有一定的局限性。本文基于多物理场耦合计算,搭建了电机虚拟设计平台—Motor-Mulphy,其中包括电磁—流体—温度场耦合计算分析模块、电磁—应力场耦合计算分析模块等。通过各模块的仿真计算,得到所设计结构的温升及应变结果,生成设计报告,为用户进行电机设计提供参考依据。; 黄涛阮江军张宇娇杨孝平张经纬杨高; 关键词：异步电机有限元法

1000kV交流紧凑型线路均压环参数设计和电晕特性试验布置被引量：16: 2013年; 为给1 000kV交流特高压紧凑型线路均压环设计和电晕特性试验研究提供参考,基于这种线路的初设参数,通过有限元仿真分析了均压环外形及其布置方式对均压环表面电场强度的影响。首先建立了中相复合绝缘子和均压环的3维静电场有限元全模型,分析了均压环管径、环径、安装位置、复合绝缘子小环对均压环表面最大电场强度的影响。根据仿真结果初步确定了用于真型试验的4种均压环参数配置。然后根据初设的线路杆塔结构参数,提出了在特高压交流试验基地进行均压环电晕特性试验的模拟塔窗参数和绝缘子、均压环布置方式,并建立了电晕特性试验布置方式下的3维静电场有限元模型(简称试验模型)。在试验模型中分析了4种参数均压环的表面电场强度,并与全模型的结果进行对比分析,通过电场强度等效方式建立了全模型与试验模型的修正系数。研究表明:跑道环最大电场强度在开口处,封闭圆管环最大电场强度在下半圆弧最低点。随着均压环上扛位置增大,均压环表面最大电场强度增大;随着均压环管径或环径增大,均压环表面最大电场强度减小;小环对大环表面电场强度无影响;当中相均压环参数为环径800mm、管径110mm、上扛位置140mm时,跑道环开口处表面最大电场强度为21.97kV/cm,圆环表面最大电场强度为18.44kV/cm,防晕降噪效果最好。; 黄道春谢雄杰黄正芳霍锋阮江军; 关键词：紧凑型输电线路复合绝缘子均压环电场分布

电气设备电磁多物理场数值仿真研究与应用被引量：25: 2020年; 电气设备在电流电压的作用下,在其内部及其附近会产生多种物理场,如电磁场、温度场、流体场、应力场等,并对构成电气设备的电介质、磁介质及导体三类主要材料产生作用,如使绝缘材料因电、热、应力的作用逐渐劣化,使导磁材料饱和产生谐波,在电机类设备中使导体产生相对运动完成机电能量转换。这些物理场(电磁、温度、流体、应力、运动、绝缘)相互耦合、相互作用,构成复杂的多物理耦合场。文中首先简要回顾我国电气工程领域为计算电磁学的发展所做出的贡献;指出电磁多物理场分析贯穿于电气设备的材料研制、设计制造、运行维护的全寿命过程,是决定电气设备经济性、可靠性的"硬核";然后分别介绍电气设备电磁多物理场耦合及运动涡流场耦合数值计算中的若干关键技术;特别指出绝缘材料的放电电压计算/预测是电磁多物理场计算的重要组成部分,亟待加强;进一步结合电气设备智能运维的发展需求,介绍电气设备热点温升、材料参数等基于电磁多物理场分析的智能反演检测研究方面取得的最新成果;最后提出电气设备电磁多物理场自主分析软件平台的开发思路。; 阮江军张宇张宇娇王栋舒胜文邱志斌; 关键词：电磁场流体场温度场应力场绝缘强度

直流换流站阀厅内部场域电位和电场强度子模型法数值求解被引量：28: 2011年; 阀厅内部电场强度控制是超/特高压直流输电线路建设中相对重要的环节,阀厅内部设备结构复杂,交直流混合,增大了设备表面场强的计算难度。为达到阀厅内部场强全模型求解精度,对建模过程、计算机求解能力均提出更高的要求,且数值模拟不易简化模型,必须全模型建模。利用CAD三维建模软件实现阀厅内部的精细建模,并利用16核高性能工作站平台实现阀厅内部场域的电位和电场强度计算,为提高求解精度,提出逐步子模型求解法,建模时对关注区域进行分块建模,组合后便于对局部关注区域进行子模型细化求解。计算结果表明,在当前设计方案及电位加载方式下,阀厅内部金具表面最大场强符合特高压直流阀厅内部电场强度控制要求,并验证了子模型计算的正确性和可性能。; 王栋阮江军杜志叶阮祥勇杨帮华王宇宙; 关键词：阀厅电场强度金具换流站

±500kV直流输电系统换流站阀厅内金具表面电场数值求解被引量：25: 2011年; 对于阀厅全模型数值模拟,电位加载方式不同时,阀厅内部金具上的电场分布是不同的,因此有必要对典型相序时的电位、电场分布进行仿真分析;而目前,国内关于阀厅全场域数值求解的参考文献较少。为此,讨论了交流、直流加载方式下的区别以及静电场瞬时加载法在阀厅数值模拟中的应用。根据辽宁某±500 kV换流站阀厅换流变压器设备参数,通过MATLAB仿真得到阀厅内部主要设备在额定功率以及轻载0.1倍额定功率下的电位波形,选取其中比较典型的8组数据进行加载求解,并得到了相应时序下阀厅内部金具表面电场强度的最大值。计算结果表明,在当前设计方案及电位加载方式下,阀厅内部金具表面最大场强符合直流阀厅内部电场控制要求。该数据为阀厅的设计规划提供了可靠支撑,具有重要指导意义。; 王栋阮江军杜志叶黄道春荣荣杜卫; 关键词：阀厅交直流混合金具

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国家自然科学基金(50977066)

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