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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种变压器电弧故障压力释放阀动作特性仿真方法，包括以下步骤：根据变压器及压力释放阀的结构，建立变压器及压力释放阀三维仿真模型；将变压器及压力释放阀三维仿真模型导入ANSYS平台，初始化并加载网格信息，将求解器设置为暂态压力基求解器，在求解器中设置参数；通过流固耦合，计算电弧故障下变压器油箱内部油压分布。通过流固耦合模拟，本发明能够精准地模拟在压力释放阀的作用下，变压器内部发生电弧故障时的绝缘油压力变化情况和箱体形变情况。该仿真方法实现了对压力释放阀动作过程的准确模拟，并提供了可靠的绝缘油排放量数据，并且揭示了在油压冲击下压力释放阀开启过程及内部流场的变化特征。

主权项：1.一种变压器电弧故障压力释放阀动作特性仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：1根据变压器及压力释放阀的结构，建立变压器及压力释放阀三维仿真模型；2将变压器及压力释放阀三维仿真模型导入ANSYS平台，初始化并加载网格信息，将求解器设置为暂态压力基求解器，在求解器中设置参数；3通过气泡动力学公式和流固耦合计算，得到电弧故障下变压器油箱内部油压分布和变压器箱体形变；步骤3的具体过程如下：在ANSYS平台中通过气泡动力学公式，计算电弧故障下气泡-液体边界速度，根据电弧故障下气泡-液体边界速度，利用动网格更新流体场边界，采用有限体积法，求解流场，得到流场压力，根据流场压力，进行流固耦合计算后，得到变压器箱体形变；通过压力释放阀膜盘位移方程，计算压力释放阀的膜盘位移；根据变压器箱体形变和压力释放阀的膜盘位移，更新流场压力，得到电弧故障下变压器油箱内部油压分布；电弧故障下气泡-液体边界速度通过下面的气泡动力学公式计算： 其中，R为气泡半径，为气泡速度，为气泡加速度，c为流体边界处距气泡壁边界处的直线距离，ρ为密度，γ数值为1.352，Ugas为气泡内能，Vgas为电弧气泡体积，μ为液体粘性系数，σ为表面张力系数；动网格通过下式计算： 其中，u是流速矢量，A是面积矢量，Γ是扩散系数，Sφ表示φ的源项，φ是标量，ug是移动网格的网格速度；压力释放阀膜盘位移方程为： 其中，是膜盘的加速度，m是运动部分的质量；ks表示弹簧刚度，Fflow和G分别代表膜盘受油流作用的液压力和重力，y是膜盘的升程，y0是预压缩；膜盘受油流作用的液压力的计算公式为： 式中，Fpr是压力，Av是阀门底座面积，是质量流率，Ain是入口区域面积，Aout是出口流过区域的面积，vin，ρin和vout，ρout分别是相应的入口速度入口密度、出口速度和出口密度。

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