[发明专利]一种基于APDL语言的换流站阀厅金具数值仿真批量化建模仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于APDL语言的换流站阀厅金具数值仿真批量化建模仿真方法，针对支柱绝缘子、管母、均压环、屏蔽球等典型金具设备，进行参数化、批量化建模；针对各设备金具表面电场的提取，将求解过后的出现最大场强的单元节点内电场的平均值作为最大场强，采用批量化、自动化提取，并自动对结果进行统计分析。一方面减少了外部建模的工作量，降低了兼容性问题发生的可能，另一方面也提高了建模及后处理的效率，避免了长时间的人工操作。该方法有助于更高效的进行阀厅内部金具设备全场域模型的有限元数值仿真，对阀厅金具的设计及校核具有较强的指导意义。

主权项

1.一种基于APDL语言的换流站阀厅金具数值仿真批量化建模仿真方法，其特征在于，包括：/n步骤1，进行换流站阀厅金具数值仿真模型批量化建模，具体包括：/n步骤1.1：建立APDL参数化子模型，基于ANSYS的APDL语言，以参数化的方式编写各实体的子模型，具体包括以下定义：/n(1)建立均压环子模型：/na.定义均压环中心点坐标、环径、管径、轴线倾斜角度等参数；/nb.基于均压环环径、管径等参数，在坐标原点建立相应的环状实体；/nc.将模型沿z轴旋转，旋转角度为预先定义的模型轴线与x轴的夹角参数；/nd.将模型沿x轴旋转，旋转角度为预先定义的轴线在xz平面上的投影相对于y轴的夹角参数；/ne.根据均压环中心点坐标参数将模型平移至相应位置；/n(2)建立屏蔽球子模型：/na.定义屏蔽球中心点坐标、球径等参数；/nb.基于球径在坐标原点建立球形实体；基于中心点坐标将所建球形实体平移至相应位置；/n(3)建立管母、绝缘支柱、套管轴对称实体子模型：/na.定义直径、长度、轴线端点坐标、轴线与x轴的夹角、轴线在xz平面上的投影相对于y轴的夹角；/nb.基于直径、长度等参数，在xy平面中绘制实体的1/2截面，使轴线底端与坐标原点重合；/nc.将截面延轴线扫描一周生成3维模型；/nd.将模型沿z轴旋转，旋转角度为预先定义的模型轴线与x轴的夹角参数；/ne.将模型沿x轴旋转，旋转角度为预先定义的轴线在xz平面上的投影相对于y轴的夹角参数；/nf.根据轴线端点坐标参数将模型平移至相应位置；/n步骤1.2：模型数据收集，根据步骤1.1中建立的子模型，基于设计图纸或实物，分别收集各典型金具建模的所需的各参数具体数值；包括：/n(1)针对均压环等环形实体，收集均压环中心点坐标、环径、管径、轴线倾斜角度参数；/n(2)针对屏蔽球等球形实体，收集屏蔽球中心点坐标、球径参数；/n(3)针对管母、绝缘支柱、套管轴对称实体，收集直径、长度、轴线端点坐标、轴线与x轴的夹角、轴线在xz平面上的投影相对于y轴的夹角；/n(4)收集所要建立的各类型实体的数量；/n步骤1.3：设备金具批量化建模，采用APDL语言，基于所搜集的数据定义数组，结合参数化建模子程序采用循环的方式对各类型金具进行批量建模；具体实现方法如下：/n(1)根据环形、球形、管型金具设备的数量，分别定义相应大小的数值数组，储存所需建立的实体坐标、尺寸参数；/n(2)采用*do循环，分别循环调用三类金具设备的子模型，实现典型金具设备的参数化、批量化建模；/n步骤1.4：模型整合、布尔操作及网格划分，将无法采用参数化建模的非典型金具设备进行外部软件建模，并通过保存为通用文件格式或通过软件接口将非典型金具设备模型导入ANSYS中，与批量化建模的模型进行组合；在此基础上进行布尔操作以及网格划分；/n步骤2，换流站阀厅金具数值仿真结果批量化后处理，具体步骤如下：/n步骤2.1：参数设置，对于批量化后处理所需的参数进行设置，包括：/n(1)对所需提取结果的金具设备指定组件名；/n(2)设置最大场强限值，作为后续金具表面最大场强计算结果分析的判据；/n步骤2.2：初始化，根据金具设备的数量预先定义储存参数名的1维字符数组(组件名数组)，并将各金具设备的组件名称储存于该数组中；定义储存最大场强及状态标签的2维数组数组(最大场强数组)，第一列用于储存最大场强的数组，第二列用于储存状态标签；/n步骤2.3：批量化提取各设备金具电场计算结果，基于APDL语言，采用*do循环实现以下步骤：/n(1)采用步骤2.2中定义的组件名数组选择金具设备；/n(2)提取所选金具设备在不同角度下的电场分布云图，并输出为图片格式；/n(3)将金具设备最大场强出现单元节点中电场值的平均值作为该金具的最大场强值，并储存入金具设备表面最大场强的数组中；/n(4)提取所选金具设备表面最大场强的数组，储存于步骤2中定义的最大场强数组的第一列中；/n步骤2.4：结果统计及分析，具体包括：/n(1)循环对比最大场强数组中第1列的最大场强与预先设置的最大场强控制值；若数组中某一行中的最大场强超出最大场强控制值，则将相应行的状态标签置1；/n(2)使用*write命令并排输出组件名数组和最大场强数组至同一文本文件中，使各设备金具的组件名与相应的最大场强以及状态标签对应；/n(3)统计最大场强数组中，状态标签为1的行数，作为最大场强超标金具的数量，输出至文本文件中；并根据行数筛选出相应的组件名，输出至同一文件中。/n