[发明专利]一种基于广义时域有限差分的电缆接头热场计算方法有效

专利信息
申请号: 201911311667.2 申请日: 2019-12-18
公开(公告)号: CN111159936B 公开(公告)日: 2023-09-12
发明(设计)人: 何嘉弘;何康;仲林林 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06F119/08
代理公司: 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人: 薛雨妍
地址: 210096 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 广义 时域 有限 电缆 接头 计算方法
【权利要求书】:

1.一种基于广义时域有限差分的电缆接头热场计算方法,其特征在于,包括以下步骤:建立热场场域的模型,通过广义时域有限差分形式的导热微分方程计算热场场域内部各离散点的数值,从而确定场域内的温度随时间变化的规律;热场计算包括以下步骤:

S1:给定场域内热源及各种构成材料的形状和位置;

S2:给定初始时刻热场场域内的温度分布;

S3:确定热场场域的边界条件,边界条件包括狄利克雷边界条件和纽曼边界条件;

S4:根据热场场域内不同材料的几何特征,布置相应的离散点;

S5:采用广义时域有限差分法,对热场场域进行离散化;广义有限差分的“无网格”特性体现在空间尺度上的差分,而时域差分则负责对时间尺度进行离散化;

S6:根据当前时刻已知的场域内温度分布和变化趋势,计算下一时刻的温度分布;

S7:将计算出的下一时刻温度分布作为当前时刻已知的温度分布,并重复步骤S6~S7,直到迭代次数达到最大次数或者热场计算误差收敛。

2.根据权利要求1所述的一种基于广义时域有限差分的电缆接头热场计算方法,其特征在于:所述的步骤S6中,通过广义时域有限差分形式的导热微分方程,以及场域内边界条件,求出下一时刻热场场域内的温度分布,其场域内各点的电势符合导热微分方程:

式中,T为该点所在位置的热力学温度,t为时间,ρ、c和λ分别为该点所在材料的密度、比热容和导热系数,Φ是场域内的热源。

3.根据权利要求1所述的一种基于广义时域有限差分的电缆接头热场计算方法,其特征在于:所述狄利克雷边界条件和纽曼边界条件其具体形式如下:

狄利克雷边界条件表示为:

T(x,y,z,t)|Γ=f1(x,y,z,t)      (2)

热场场域内符合狄利克雷边界条件的边界有:

①热场场域在初始时刻的温度分布

②温度为常数的材料表面

③所研究的整个场域边界上的温度分布

纽曼边界条件表示为:

式中,n是x,y,z或t;

热场场域内符合纽曼条件的边界有:

①绝热边界条件

式中,n是x,y或z;

②物体边界热量与对流换热能量平衡关系

式中,n是x,y或z;h是材料与环境之间的对流换热系数;TΓ是材料边界的温度;TE是环境温度。

4.根据权利要求1所述的一种基于广义时域有限差分的电缆接头热场计算方法,其特征在于:所述步骤S4~S6的具体形式如下:

采用广义时域有限差分法,将原有的连续热场场域转换为由一系列离散点P1~Pn构成的离散场域;利用广义时域差分形式的导热微分方程,计算出下一时刻各离散点所在位置的温度。

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