高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法
专利汇可以提供高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及高压 电缆 接头防爆装置的技术领域，更具体地，涉及高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，包括：利用 电场 、 温度 场、流场和位移场耦合的有限元仿真方法，基于三层 迭代 算法 得到防爆腔体内部不同时刻气体的温度、 密度 、气流速度以及压强分布和腔体内壁承受的应 力 值；对不同 曲率 半径的弧形端头内壁承受的压强和 应力 进行计算，准确得出内部端头处各连接点的最大应力值，从而选取承受应力最小的弧度。本发明能够优化高压电缆接头防爆装置保护壳弯曲弧度设计，为防爆装置的设计提供可靠的理论仿真方法。，下面是高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法专利的具体信息内容。
1.高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，所述高压电缆接头防爆装置设有防爆腔体；其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1. 利用多物理场耦合的有限元仿真方法，基于迭代算法得到防爆腔体内不同时刻气体的温度、密度、气流速度以及压强分布和腔体内壁承受的应力值；
S2. 对不同曲率半径的弧形端头内壁压强分布和腔体内壁承受的应力值进行计算，计算分析得到端头部位各连接点的最大应力值；
S3. 比较分析步骤S2中端头部位各连接点的最大应力值，选取内壁承受应力最小的弧度，即为端头部位弯曲弧度。
2.根据权利要求1所述的高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，其特征在于，步骤S1中，采用多物理场耦合时，设置有若干假设条件，包括：
假设防爆装置未泄能时气密性很好，不存在在气体膨胀过程中泄漏的情况；
忽略电缆接头绝缘击穿通道内电弧对两端铜导体和周围绝缘介质的烧蚀，即不考虑金属蒸气和有机蒸汽掺杂到气体后对气体密度的影响。
3.根据权利要求1所述的高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，其特征在于，步骤S1中，多物理场耦合的有限元仿真方法采用仿真软件实现，所述仿真软件包括COMSOL、ANSYS。
4.根据权利要求1所述的高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，其特征在于，步骤S1中，所述多物理场包括电缆接头的电磁场、热场、流场以及应力场。
5.根据权利要求1至4任一项所述的高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，其特征在于，步骤S1按以下步骤实施：
S11. 根据热源、温度、初始标准大气压，计算热源单位时间释放的能量；
S12. 在流场中根据热源产生的和施加的边界条件，求解空气计算区域的温度、密度以及速度；
S13. 判断相邻两个流场及计算值是否满足控制精度要求，若不满足，令迭代次数L=L+
1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；
S14. 将由流场分析模型中计算得到的压强载入固体力学，并结合边界条件计算得到腔体内壁承受的应力值；
S15. 判断相邻两次迭代计算结果差值是否满足控制精度要求，若不满足，根据计算得到的温度、压强分布情况更新流体的物性参数，同时令迭代次数 m=m+1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；
S16. 再计算温度场和流场，重复上述步骤S11 S14，直至相邻两次迭代计算三个物理~
场计算结果差值均满足控制精度要求；
S17. 程序将跳出内层物理场求解变量的收敛迭代过程，时间步长迭代次数 n=n+1进入下一个求解过程，直至时间步迭代数达到预设定的步数N时，程序完成外层时间步迭代，计算结束。
6.根据权利要求5所述的高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法，其特征在于，步骤S15中所述流体为气体。
高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度仿真方法
技术领域
背景技术
发明内容
S1. 利用多物理场耦合的有限元仿真方法，基于迭代算法得到防爆腔体内不同时刻气体的温度、密度、气流速度以及压强分布和腔体内壁承受的应力值；
S2. 对不同曲率半径的弧形端头内壁压强分布和腔体内壁承受的应力值进行计算，计算分析得到端头部位各连接点的最大应力值；
S3. 比较分析步骤S2中端头部位各连接点的最大应力值，选取内壁承受应力最小的弧度，即为端头部位弯曲弧度。
忽略电缆接头绝缘击穿通道内电弧对两端铜导体和周围绝缘介质的烧蚀，即不考虑金属蒸气和有机蒸汽掺杂到气体后对气体密度的影响。
S12. 在流场中根据热源产生的和施加的边界条件，求解空气计算区域的温度、密度以及速度；
S13. 判断相邻两个流场及计算值是否满足控制精度要求，若不满足，令迭代次数L=L+
1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；
S14. 将由流场分析模型中计算得到的压强载入固体力学，并结合边界条件计算得到腔体内壁承受的应力值；
S15. 判断相邻两次迭代计算结果差值是否满足控制精度要求，若不满足，根据计算得到的温度、压强分布情况更新流体的物性参数，同时令迭代次数 m=m+1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；
S16. 再计算温度场和流场，重复上述步骤S11 S14，直至相邻两次迭代计算三个物理~
场计算结果差值均满足控制精度要求；
S17. 程序将跳出内层物理场求解变量的收敛迭代过程，时间步长迭代次数 n=n+1进入下一个求解过程，直至时间步迭代数达到预设定的步数N时，程序完成外层时间步迭代，计算结束。
附图说明
具体实施方式
S2. 对不同曲率半径的弧形端头内壁压强分布和腔体内壁承受的应力值进行计算，计算分析得到端头部位各连接点的最大应力值；
S3. 比较分析步骤S2中端头部位各连接点的最大应力值，选取内壁承受应力最小的弧度，即为端头部位弯曲弧度。
S12. 在流场中根据热源产生的和施加的边界条件，求解空气计算区域的温度、密度以及速度；
S13. 判断相邻两个流场及计算值是否满足控制精度要求，若不满足，令迭代次数L=L+
1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；
S14. 将由流场分析模型中计算得到的压强载入固体力学，并结合边界条件计算得到腔体内壁承受的应力值；
S15. 判断相邻两次迭代计算结果差值是否满足控制精度要求，若不满足，根据计算得到的温度、压强分布情况更新流体（气体）的物性参数，同时令迭代次数 m=m+1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；
S16. 再计算温度场和流场，重复上述步骤S11 S14，直至相邻两次迭代计算三个物理~
场计算结果差值均满足控制精度要求；
S17. 程序将跳出内层物理场求解变量的收敛迭代过程，时间步长迭代次数 n=n+1进入下一个求解过程，直至时间步迭代数达到预设定的步数N时，程序完成外层时间步迭代，计算结束。
电弧产生时，从t=0时刻开始，（初始电弧能量7×1013W/m3）气体的加热过程持续时间为
70ms。图3显示t =10ms、30ms及70ms时防爆装置内部气体的温度、密度、气流速度以及压强分布，不同时刻内部气体受热膨胀变化过程如图3所示。
300mm处，随着曲率的增加，应力变大，在为折角时，出现了应力为7×10N/m的峰值。通过定义弯曲系数为应力最大值/应力最小值，可得上述示意图中两连接点之间的弯曲系数变化情况如图11所示。
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