基于Twin Builder的110kV油浸式变压器3维磁场降阶模型及损耗分析

为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下的磁场及损耗分布;其次,通过仿真试验设计获取了多组工况下的磁场与损耗数据,在Twin Builder中训练得到变压器磁场的各降阶模块;最后,搭建面向数字孪生应用的变压器3维磁场降阶模型,实现了变压器磁场损耗的快速计算与云图分布的可视化。与计算单数据相比,仿真结果考虑了涡流效应的绕组损耗在靠近端部时有明显升高,最大值分别出现在高、低压绕组两端,约为绕组中部损耗的1.3~1.65倍。基于该磁场结果建立的降阶模型在计算效率方面较全阶模型有显著提升,将实际仿真时间缩短至0.76s,可满足数字孪生应用场景下的磁场快速计算需求。

基于模型构建器与Landscape的地形可视化研究

三维地形数据是数字孪生建设中重要的数字底板要素。本文以Unreal Engine 4渲染为例提出一种基于ArcGIS模型构建器和Landscape的三维地形模型数据构建方法。该方法利用原始地形数据的文件组织,通过模型构建器解析获取转换信息,构建数据读取树;迭代节点时分别对栅格数据与影像数据进行转换,完成地形要素和纹理重组。将该方法应用于重庆市中心城区地形三维数据,实践结果表明本文方法能准确实现地形三维模型数据至Unreal Engine 4渲染资源的转换,可为类似三维模型数据转换问题提供理论与技术参考。

基于数字孪生的锂电池热电耦合模型构建与仿真分析

在碳达峰碳中和背景下,有效缩短大规模储能电站内部锂电池运行仿真时间、提高仿真结果精度,对提高锂电池CFD(computational fluid dynamics)仿真效率和安全管理水平具有重要的意义。针对现有仿真模型无法支撑锂电池运行状态快速、精确仿真的问题,本文提出一种基于数字孪生的锂电池热电耦合模型构建方法。首先,设计了锂电池数字孪生结构体系并分析了热电耦合模型构建原理;其次,考虑到ANSYS TwinBuilder平台的LTI ROM降阶模型具有计算耗时短、仿真精度高的特点,分析热力学模型和等效电路模型之间的耦合机理,基于ANSYS TwinBuilder建立锂电池热电耦合数字孪生模型;进而,分别采用最小二乘算法和原理分析法对等效电路模型和热力学模型参数进行离线辨识,并考虑老化、温度等因素影响,利用递推最小二乘算法实现对等效电路模型参数的在线辨识;最后,分别在Simulink和ANSYS Icepak中搭建锂电池等效电路模型和热力学模型,将其耦合到ANSYS TwinBuilder平台中,并从多维度进行了算例仿真分析,与实验结果进行对比验证了本文所提模型的高效性和精确度。