[发明专利]高压电缆接头防爆装置泄能孔开口半径的仿真方法

权利要求书

1.高压电缆接头防爆装置泄能孔开口半径的仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.根据附件厂家生产附件各部位的几何参数以及材料承受的电场强度，建立高压电缆接头防爆装置的热-流-固物理模型；

S2.对步骤S1中所述的高压电缆接头防爆装置的热-流-固物理模型进行多物理场的耦合，并采用多层迭代算法求解；

S3.仿真不同开口半径的泄能孔开口处在不同时间点的气流速度和腔体内最大气压；

S4.对步骤S3中仿真得到的腔体内最大气压值进行最小二乘法拟合得到开孔尺寸与腔体内最大气压值之间的拟合曲线，并根据拟合曲线计算最佳开孔尺寸；

步骤S2按以下步骤实施：

S21.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；

S22.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；

S23.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；

S24.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；

S25.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；

S26.再计算温度场和流场，重复上述步骤S21～S24，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；

S27.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，直至时间步长迭代次数达到预设定的步数N时，程序完成外层时间步长迭代，计算结束。

2.根据权利要求1所述的高压电缆接头防爆装置泄能孔开口半径的仿真方法，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泄能孔开口半径的仿真方法，其特征在于，步骤S2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。

4.根据权利要求1所述的高压电缆接头防爆装置泄能孔开口半径的仿真方法，其特征在于，步骤S25中所述流体为气体。

5.根据权利要求1所述的高压电缆接头防爆装置泄能孔开口半径的仿真方法，其特征在于，步骤S4中，最佳开孔尺寸的确定方法包括：

S41.对步骤S3中仿真得到的腔体内最大气压值采用matlab软件进行最小二乘法拟合得到开孔尺寸与腔体内最大气压值之间的拟合曲线；

S42.对开口半径与腔体内最大气压值之间的函数公式进行求导，带入不同的开口半径，得到开口半径对应的内部最大气压值的变化斜率；

S43.根据开口半径与腔体内最大气压值的拟合曲线可得出最大气压值变化斜率的阈值，所述阈值对应的开口半径确定为最佳开口半径。