“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示

本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

作品名稱：基于optiSLang的干式變壓器溫升預測模型

作者： 張家銘 | 日立能源（中國）有限公司 研發工程師

關鍵詞：干式變壓器，箔式線圈，溫升，Ansys optiSLang

作者說

optiSLang工具的優勢在于能夠基于大量數據，通過內置的數學建模方法，開發出兼具高效與高精度的元模型。其中可以根據已知的物理信息與知識，自定義建模所需的基礎參數或高階輸入參數（如等效熱阻，等效散熱面積等），實現物理場與數學建模之間的結合，形成更符合預期的結果。結果輸出方式多樣，可結合Python或excel封裝成工具供設計人員使用。

本文建立了一種針對干式變壓器繞組溫度分布的預測模型，主要對象為低壓箔式繞組和高壓餅式繞組。傳統上，計算繞組溫度分布常用CFD仿真和零維（0D）計算方法。CFD仿真精度相對較高但效率偏低，0D計算響應快但誤差較大。本文基于CFD仿真數據，利用optiSLang工具開發元模型，兼具快速的數值模擬原理與CFD的物理模型分析，實現了準確性與效率的結合。經過訓練與優化后，元模型的平均預測誤差僅為5*10?11K，且能在3秒內完成計算。該方法能助力電氣設計過程中的溫升預測，幫助工程師更快優化結構和材料選擇。同時，由于能準確預測溫升，設計裕度可被縮減，從而降低材料成本。該模型為不同應用場景下高效、可靠的配電變壓器設計提供了指導。

挑戰/需求

作者所在機構希望通過仿真工具在有限時間內精確地評估電磁設計方案的溫升情況，而傳統的計算形式如CFD計算具備較高的計算精度但結果響應較慢，0維計算具備較快的響應時效卻缺乏模擬精度，希望結合二者優勢，形成既快又準的工具。

使用工具

optiSLang

最終成果

利用Ansys optiSLang，結合Python形成了干式變壓器自動化溫升預測工具，單次算例可在3秒內完成計算，其中高壓繞組的響應結果平均誤差為5*10?11K。此工具可實現快速準確預測溫升的目的，達到了縮減設計裕度，降低材料成本，提高設計效率的目的。

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