一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法
专利汇可以提供一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于架空 导线 表面 温度 求解 钢 芯温度的方法，所述方法包括以下步骤：S1、采用MAXWELL模 块 求解架空导线各层 电流 密度 分析；S2、将架空导线各层结构简化为“空气—金属—空气”同心圆等效模型；S3、运用Visual Studio对钢芯 铝 绞线各层温度进行求解；S4、计算模型中导热系数的修正系数；S5、在原来的模型中结合修正系数使用Visual Studio计算钢芯温度。本方法考虑了架空导线的实际结构和 集肤效应 ， 涡流 场分布规律更符合实际情况，并且计算的钢芯温度涵盖自然 对流 和强制对流两种情况，得到的钢芯温度已得到实验验证。，下面是一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
S1、采用MAXWELL模块求解架空导线各层电流密度分析；
S2、选用各层结构为“空气—金属—空气”的等效同心圆模型；
S3、运用Visual Studio对钢芯铝绞线各层温度进行求解，过程如下：
S301、在Visual studio中对仿真得到的电流密度用有限积分的方法求出每层结构的每股导体的电流，公式如下：
n＝L÷h (2)
jn+1＝jn (3)
式中，L：某一层结构径向长度，h：MAXWELL网格的径向长度；n：MAXWELL仿真中对该层结构划分的层数，I：该层结构每股导体电流值，ji：第i层结构金属导体内边界电流密度值，ji+1：第i层结构金属导体外边界电流密度值，Si：第i层结构每股金属导体面积，将公式(1)、(2)、(3)用函数的形式写入Visual Studio中，输入仿真的电流密度，求解出每层结构每股金属导体的电流；
S302、根据所选择的“空气—金属—空气”模型，每层产生的焦耳热量E为：
E＝NI2R (4)
式中，N：该层金属股数；
稳态时空气层导热的微分方程为：
对上述两个微分方程进行积分，得到层内外温度差计算公式如下：
式中，Q：通过空气层的热量，∑En：该空气层半径以内所有金属导体产生的焦耳热量之和，ro：层外半径，ri：层内半径，λ：对应温度下的空气导热系数；
将公式(4)、(5)编成函数写入Visual Studio中，调用步骤S2中求解模型各层边界和步骤S301中的函数，求出空气层内外侧的温度差；
S303、选择温度测量点进行温度测量，将测量到的温度输入Visual Studio的主函数中，调用上述步骤的公式(5)中函数，忽略金属层内外侧温度差，利用求解出来的各空气层内外侧温度差，计算出钢芯的温度；
S4、计算同心圆模型中导热系数的修正系数；
S5、在原来的模型中结合修正系数使用Visual Studio计算钢芯温度。
2.根据权利要求1所述的一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述步骤S1、采用MAXWELL模块求解架空导线各层电流密度分析具体为：
根据架空导线的实际尺寸结构，在ANSYSY MAXWELL模块搭建二维几何模型，设置周围空气域为开域边界，设置求解模式为“set eddy effect”电流频率为50Hz，并施加求解电流相量进行求解。
3.根据权利要求1所述的一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述步骤S2、选用各层结构为“空气—金属—空气”的等效同心圆模型具体为：
利用面积相等的方法将每一层的几何模型划分为“空气—金属—空气”同心圆模型，该模型边界的求解利用Visual Studio自动计算，其中，位于外部的空气层面积等于该层金属圆心连接形成的圆与该层外边界包围的空气面积；位于中间的金属层面积等于该层金属的面积；位于内部的空气层面积等于该层面积减去空气层面积与金属层面积之和。
4.根据权利要求1所述的一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述步骤S4、计算同心圆模型中导热系数的修正系数具体为：
不同的风速对应不同的导热系数修正值，将计算得到的钢芯温度、内铝层温度用一个二维数组作为原始输入，同时用一个二维数组表示同一风速下实验得到的内铝层温度和钢芯温度，后者作为输出期望值来纠正修正系数，设置好迭代步数、收敛条件、收敛速度，输入两个初始修正系数值进行迭代，得到最终的修正系数；最后将计算得到的修正系数写入库中，计算钢芯温度时通过输入风速来调取对应的修正系数。
5.根据权利要求1所述的一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述步骤S5、在原来的模型中结合修正系数使用Visual Studio计算钢芯温度具体为：
在原始程序的空气导热系数前乘上一个待定变量k，k的值由主程序中输入的风速决定，等于库中该风速下的修正系数的值，在主程序中输入表面温度和横向风速，用Visual Studio计算得到该风速下钢芯的温度。
6.根据权利要求4所述的一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述所述步骤S4、计算同心圆模型中导热系数的修正系数中，
修正公式为：to,n＝ηnti；
迭代公式为：ηn+1＝ηn-2α(te-to,n)ti；
收敛条件为：|te-to，n|÷te＜ε；
其中ηn+1为迭代的第n+1次修正系数，ηn为迭代的第n次修正系数，α为迭代速度，te为输出期望值，to,n为修正后第n次的输出值，ti为原始输入值,ε为迭代结束判断阈值。
7.根据权利要求3所述的一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法，其特征在于，所述温度测量点包括：表层温度测量点、内铝层温度测量点、钢芯温度测量点，其中，所述表层温度测量点测量的是最外层铝的温度，该温度等同为表层金属层的温度，同时也是表层内层空气层外侧的温度。
一种基于架空导线表面温度求解钢芯温度的方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
9.975mm的圆上。外空气层面积等于该层金属圆心连接形成的圆与该层外边界包围的空气面积，参考可见附图4；金属层面积等于该层金属的面积；内空气层面积等于该层面积减去外空气层面积和金属层面积之和。
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