为了解决电力设备热-流耦合场仿真计算长期依赖国外进口商业软件、自主可控性不足且计算效率低的问题,提出了一种基于有限体积法的套管热-流耦合场全阶数值算法,并采用POD-Galerkin方法构建了套管热-流耦合场的侵入式降阶模型,解决了纯...为了解决电力设备热-流耦合场仿真计算长期依赖国外进口商业软件、自主可控性不足且计算效率低的问题,提出了一种基于有限体积法的套管热-流耦合场全阶数值算法,并采用POD-Galerkin方法构建了套管热-流耦合场的侵入式降阶模型,解决了纯数据驱动的物理一致性和泛化能力差的难题。以110 kV油纸套管为研究对象,通过自主研发全阶模型计算结果、Fluent商业软件仿真数据与实际套管温升试验数据的对比分析,验证了所开发算法的计算精度与工程适用性。在此基础上,利用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)对套管热-流耦合场全阶模型输出的温度场和多维流场数据进行了模态分析,合理选取了正交基数量,将温度场自由度从59842降至6,流场自由度从119684降至40。研究结果表明:降阶模型与全阶模型的温度场和流场最大相对误差均小于6%,同时计算效率提升了3.06倍。该文研究可为油纸套管热-流耦合场的自主化仿真与高效计算提供有效解决方案,对打破国外商业软件垄断具有重要意义。展开更多
摘要为了解决电力设备热-流耦合场仿真计算长期依赖国外进口商业软件、自主可控性不足且计算效率低的问题,提出了一种基于有限体积法的套管热-流耦合场全阶数值算法,并采用POD-Galerkin方法构建了套管热-流耦合场的侵入式降阶模型,解决了纯数据驱动的物理一致性和泛化能力差的难题。以110 kV油纸套管为研究对象,通过自主研发全阶模型计算结果、Fluent商业软件仿真数据与实际套管温升试验数据的对比分析,验证了所开发算法的计算精度与工程适用性。在此基础上,利用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)对套管热-流耦合场全阶模型输出的温度场和多维流场数据进行了模态分析,合理选取了正交基数量,将温度场自由度从59842降至6,流场自由度从119684降至40。研究结果表明:降阶模型与全阶模型的温度场和流场最大相对误差均小于6%,同时计算效率提升了3.06倍。该文研究可为油纸套管热-流耦合场的自主化仿真与高效计算提供有效解决方案,对打破国外商业软件垄断具有重要意义。