基于控制体—迎风有限元法的变压器绕组二维流体场—温度场耦合计算方法研究

针对电力变压器二维流体场和温度场的耦合问题,文中采用了基于控制体有限元法和迎风有限元法的流体场—温度场耦合计算方法。该耦合方法基于三角形网格,使用控制体有限元法计算绕组油流区域的速度场,应用流线迎风有限元法求解整体场域的温度分布。在速度场计算中引入速度提升方法解决了流体场仿真时出口边界出现的回流流动问题,并在温度场计算时提出了适用于线性三角形单元的流线迎风稳定参数取值方法,从而解决了温度场仿真时的数值振荡问题。应用所提方法计算分析了油浸式变压器绕组二维模型的油流及温度分布,并将计算结果与Fluent软件仿真结果进行了对比,对比结果验证了耦合方法的有效性。文中提出的二维流体场和温度场耦合场计算方法也可用于其他二维流体场和温度场耦合问题的分析。

壳体结构LCM工艺的树脂流动的数值模拟

为了弥补实验研究树脂在三维壳体预制体中流动的空缺,采用数值模拟的方法进行研究。构建抛物面壳模型,采用控制体有限元法对含沉浸项的质量守恒方程进行求解,并用MATLAB程序模拟恒压条件下树脂在壳体预制体上的流动特征。研究结果表明:树脂在三维壳体预制体中流动时,流动前沿仍会出现半饱和区域;树脂流动前沿到达不同位置时,可以看出整个预制体内压力分布情况,压力先急速下降、后趋于平缓。填充初始时,压力下降很快,压力梯度很大,随着填充过程的进行,压力下降减慢且压力梯度减小。

恒压下树脂在双尺度多孔介质中的流动模拟

液体复合材料成型(LCM)工艺过程中存在半饱和区域现象,通过控制体有限元法来模拟恒压下树脂在双尺度多孔介质中的流动特征。从模拟得到:树脂在双尺度多孔介质中的流动过程中,不同时段有不同的流动特征;在半饱和流动前沿处,压力梯度产生明显的变化;在不同的压力下,流动前沿达到同一处时压力分布的规律。