电力变压器的耦合计算及仿真

本书采用场—路—结构耦合计算方法研究超高压大容量变压器绕组短路强度在此基础上开发大型变压器绕组短路强度计算与分析优化系统软件为电力变压器制造业提供有效、实用的计算分析工具指导产品优化设计本书内容包括:进行电力变压器电磁场、温度场及结构的优化数值计算将有限元算法用于解决该类问题采用电磁场与电路耦合然后再耦合到结构中找到各种瞬态场之间的关联关系 同时开发大型变压器绕组短路强度场—路—结构分析系统优化软件将计算方法进行了实验验证和分析推广应用于变压器制造行业本书内容新颖实用性强适用于电力系统及其自动化工作的相关人员特别对电力变压器的研究人员及变压器试验站的工程人员有一定的指导作用

第1章绪论1

1.1电磁场计算方法及空载合闸电磁力研究现状3

1.1.1电磁场数值计算方法的研究3

1.1.2空载合闸励磁涌流及其电磁力的研究现状4

1.2电力变压器绕组短路强度和稳定性研究现状5

1.2.1变压器轴向短路强度的研究6

1.2.2变压器辐向短路强度的研究7

1.3电力变压器绕组多次短路冲击及累积形变研究现状9

1.4课题研究的目的11

1.5课题的主要研究内容及难点12

第2章变压器瞬态电磁场的场路耦合有限元仿真计算13

2.1变压器的场路耦合模型13

2.2变压器三维瞬态电磁场的场路耦合有限元方法计算16

2.2.1变压器绕组的连接16

2.2.2 瞬态电磁场的场路耦合有限元方法计算16

2.3本章小结23

第3章变压器空载合闸励磁涌流分析及绕组电磁力计算24

3.1空载合闸励磁涌流研究24

3.1.1空载合闸励磁涌流的分析24

3.1.2空载合闸励磁涌流的特性29

3.2空载合闸励磁涌流和短路电流仿真30

3.2.1空载合闸和短路仿真模型30

3.2.2仿真与结果分析32

3.2.3励磁涌流产生的电磁力38

3.3本章小结42

第4章绕组轴向短路力计算及短路强度分析43

4.1短路电流的计算43

4.2轴向短路力及绕组短路强度计算44

4.2.1轴向力计算44

4.2.2轴向失稳理论分析45

4.2.3轴向失稳临界载荷的计算46

4.3轴向稳定性验证与校准47

4.3.1轴向振动位移计算48

4.3.2轴向稳定性软件分析53

4.3.3轴向稳定性校准53

4.4本章小结55

第5章绕组轴向振动模态分析56

5.1轴向振动研究及预紧力对固有频率的影响56

5.1.1绕组轴向振动数学模型56

5.1.2轴向动态短路力频率计算58

5.1.3绕组预紧力分析59

5.1.4轴向预紧力对固有频率的影响60

5.2轴向固有频率实验测定与模态分析62

5.2.1轴向固有频率的实验测定62

5.2.2轴向固有频率的模态分析64

5.3绕组固有频率及振幅计算65

5.4本章小结72

第6章绕组辐向振动稳定性仿真研究73

6.1辐向短路力及绕组短路强度计算74

6.1.1辐向力计算75

6.1.2辐向临界载荷的研究75

6.2辐向稳定性分析模型选择77

6.3绕组短路的辐向稳定性研究80

6.3.1变压器辐向稳定性计算81

6.3.2短路模型方案设计82

6.3.3有限元仿真83

6.3.4短路模型试验85

6.4本章小结87

第7章多次短路冲击累积效应的研究88

7.1层合加筋圆柱壳模型88

7.1.1应变及曲率变化与位移的关系90

7.1.2圆柱壳的势能和动能92

7.1.3纵筋的势能和动能94

7.1.4圆柱壳的运动方程及其累积形变计算95

7.2算例及结果分析98

7.3有限元后处理102

7.4本章小结122

附录场—路—结构耦合软件123

参考文献135" 2100433B

书名：电力变压器的耦合计算及仿真

书号：978-7-118-10335-9

作者：李洪奎

出版时间：2015年8月

译者：

版次：1版1次

开本：32

装帧：平装

出版基金：

页数：140

字数：140

中图分类：TM41

丛书名：

定价：35.00

《计算机仿真技术及CAD》本书为普通高等教育十一五国家级规划教材，在着重介绍计算机仿真基本理论、方法和技术的基础上，以多领域的仿真需求为牵引，深入浅出地论述了计算机仿真应用系统的开发过程，旨在培养学生运用计算机仿真技术解决实际问题的能力。主要内容包括计算机仿真技术的基本概念，计算机仿真涉及的主要技术，仿真建模方法，连续系统和离散事件系统的计算机仿真，仿真与建模的校核、验证和验收，以及先进仿真技术；同时讲述了连续系统、离散事件系统、协同仿真、模型库和运输调度仿真系统的开发工具以及应用实例。本书可作为大专院校本、专科学生的计算机仿真技术教材或学习参考书，其丰富的开发实例也可作为研究生和工程技术人员开发计算机仿真应用系统的参考资料。

流固耦合传热计算 的关键是实现流体与固体边界上的热量传递。由能量守恒可知 ，在流固耦合的交界面 ，固体传出的热量应等于流体吸收的热量，因此 ，流固边界面上的热量传递过程可表示为

在求解流固耦合的瞬态温度场时，流体区域可按准稳态流场处理，即不考虑流场的动量和湍方程，则其控制方程式

固体区域控制方程以其基本导热方程表示为

流固交界面上不考虑发生的辐射、烧蚀相变等过程，则流固交界面上满足能量连续性条件，即温度和热流密度相等。具体控制方程式为

上述构成了流固耦合瞬态温度场控制方程，可以使用分区瞬态紧耦合算法进行求解。即在每个[t，t Δt]时间步长内，完成如下计算步骤：

1) 假定耦合边界上的温度分布，作为流体区域的边界条件。

2) 对其中流体区域进行稳态求解，得出耦合边界上的局部热流密度和温度梯度，作为固体区域的边界条件。

3) 求解固体区域，得出耦合边界上新的温度分布，作为流体区域的边界条件。

4) 重复 2) 、3) 两步计算，直到收敛。

那么，为什么会产生人际上、学习上的耦合效应呢？经研究，一般认为有如下几个原因：

一是耦合的联动作用。在一个群体中，个体之间是有耦合的，耦合的越紧密，联动的作用就越大。学习的本质也是一种互动，这种互动包括人际互动、社会互动，也包括自我互动即内部的我与自己对话。这种互动，很重要的是班级耦合的结果，没有这种班级耦合，互动就会发生困难，学习也不可能进步。可见，耦合效应的产生与耦合的联动作用分不开的。

二是耦合的情感作用。一般来说，人际间只要有耦合就会作出情感上的反应。心理学家李雷从几千份人际关系的研究报告中，归纳出了人际耦合的八种情感反应：即由一方发出的管理、指挥、指导、劝告、教育等态度和行为，会导致另一方的尊敬、服从；由一方发出的同意、合作、友好等态度和行为，会导致另一方的协助、温和；由一方发出的帮助、支持、同情等态度与行为，会导致另一方的信任、接受；由一方发出的尊敬、信任、赞扬、求援等态度和行为，会导致另一方的劝导、帮助；由一方发出的害羞、礼貌、服从等态度和行为，会导致另一方的骄傲、控制；由一方发出的反抗、怀疑等态度和行为，会导致另一方的惩罚、拒绝；由一方发出的攻击、惩罚等态度和行为，会导致另一方的敌对、反抗；由一方发出的激烈、拒绝、夸大等态度和行为，会导致另一方的不信任、自卑。在人际互动中可能按此八种模式进行反应，也可能按此外的其他模式进行反应，但有一点从中可见，人际耦合的反应是情感因素左右的。赋之于积极的得到的将是积极的反应。这是不是过去我们讲的“近朱者赤，近墨者黑”呢？可见，耦合效应是情感因素作用的结果。 解读词条背后的知识 星思考 通过故事和案例，对各种理论、定律、效应、法则和现象进行深度解读，力求浅显易懂，引领思考。

容易忽略的“耦合效应”现象

在生活当中，我们一定不能忽略耦合效应。 我们不但要努力制造良好的耦合效应，也要学会识别负面的耦合效应。