電場仿真的案例
Altair軟件陣營新增電場仿真——FieldscaleCharge靜電仿真求解器現已可通過Altair合作伙伴聯盟獲取
2015年10月21日，Troy（美國密歇根）–Altair今日宣布FieldscalePC已攜其電磁仿真軟件Charge加入Altair合作伙伴聯盟(APA)。該軟件專用于靜電仿真，也稱為電場仿真。
“能夠加入Altair合作伙伴聯盟，我們感到十分驕傲。”Fieldscale首席執行官YiorgosBontzios說道，“Fieldscale的下一代仿真軟件將助力工程師以更快速度設計出更為高效的產品，成為廣大結果導向型電氣硬件企業的必備工具。Altair將是這條發展路線上的強有力盟友，我們會幫助工程師實現本以為無法完成的仿真作業。”
工程師可借助Charge分析整個模型的電場情況，而無需進行不實際的簡化。這讓他們可以完成以前無法解決的仿真問題。Charge采用穩定可靠的邊界元法，能夠準確計算復雜結構中的電勢和場強分布。它將仿真過程細化為五個步驟并在一個簡單易用的環境中完成，從而提高生產力和效率。其并行算法可在數分鐘內完成以往需要進行一整夜計算的結果。
“我們熱烈歡迎Fieldscale攜Charge軟件加入APA。”Altair電磁解決方案副總裁UlrichJakobus博士說道，“該工具是一款精確高效、高度并行的求解器，適合用于靜電應用。它使Altair高頻電磁產品FEKO更加完備。”
在能源行業中，工程師可利用Charge設計包括電極、開關、軸襯和絕緣體在內的高壓設備。還可以利用該軟件測試電擊穿和火花放電，從而滿足安全標準，避免設備受損。此外，Charge能夠幫助工程師設計出更高效、更優質的避雷系統，保護建筑、飛機和風力渦輪機農場等。
欲了解有關Fieldscale和Charge的更多信息，請注冊參加將于2015年11月2日上午9點(EST)和下午1點(EST)舉行的產品推介研討會，或訪問Fieldscale的解決方案頁面。
展開 利用Matlab處理Lumerical FDTD的三角納米片電場分布仿真結果
FDTD計算得到的電場分布，但是FDTD通過另存為jpg或者截屏所得到的圖片分辨率很低，得到的圖片往往不能直接使用。因此，可以通過腳本輸入到Maltab，然后再利用Matlab處理圖片并輸出。
??但是將數據從FDTD輸出到Matlab中，并不是想象中那么簡單，經歷了好幾次坑，反復摸索之后，得到了一種比較可行的方案，介紹如下。
1. FDTD原始結果
??這里我們選用三角納米片的電場分布仿真結果進行舉例。圖1是FDTD直接輸出的結果（截圖），可以明顯看出，x方向和y方向的比例并不相同，而且不容易調節成比例尺相同，我目前有兩個可行的方案可以解決這個問題，一種是先建立一個方形的圖片，利用簽字筆在電腦屏幕上畫出方形的邊界，然后再反復調節FDTD的圖片，使其邊界和畫出的邊界重合；第二種方案相對更精準也更方便，借用Snipaste截圖軟件創建一個方形的貼圖，這個好處是這個貼圖可以一直置于頂層，然后再調節FDTD中圖片的邊界即可。這兩種方案都是調節好之后進行截圖，因為直接另存，FDTD輸出的圖片更加模糊，而且也沒有在FDTD Solutions軟件中找到可以設置分辨率的選項（FDTD Solutions版本為2018版），因此可以使用高分辨率截圖軟件或者較高分辨率的軟件，然后將圖片放到PS或者AI中進行分辨率的進一步調節。FDTD中能夠調節的著實比較少，很有必要繼續調整。
2. FDTD結果導出到Matlab
??FDTD數據導入到Matlab主要參考Lumerical官網的介紹文檔matlabsave。
??
展開 仿真APP助力電力裝備安全、穩定與高效運行
該APP可計算不同尺寸電阻片及絕緣層下的合閘電阻電場分布，可以查看電場切片、電場云圖和電勢分布等結果。
立即體驗：www.simapps.com/v/180952.html
09 變壓器多場耦合仿真APP
變壓器多場耦合仿真APP可開展電力變壓器的多物理場仿真，可針對變壓器熱故障開展校核，獲得不同發熱功率下變壓器內溫度場分布。
該APP可應用于開展330kV油浸式高壓電力變壓器的多場耦合仿真，并在多種幾何、物理參數產品的生產、設計、運維等全流程各階段發揮指導作用。
立即體驗：www.simapps.com/v/72988.html
10 斷路器電場仿真APP
斷路器是電力系統的重要開關設備，用于在正常運行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時)下可靠地接通短路電流，對電力系統的控制和保護方面起著重要作用。斷路器電場仿真計算APP可以實現斷路器電場仿真計算，得到電壓、電場結果。
立即體驗：www.simapps.com/v/181037.html
體驗更多電力裝備仿真APP：
www.simapps.com/t/consult.html?search_tag=%25E7%2594%25B5%25E5%258A%259B%25E8%25A3%2585%25E5%25A4%2587
展開 500 kV SF6電流互感器主絕緣故障的仿真分析
起始短路電流沿二次屏蔽罩的接地線入地，引起接地線熔斷，導致二次屏蔽罩因無接地線而懸浮，此時，二次引線管上端部與二次屏蔽罩之間的電場強度值急劇上升，兩者之間的SF6氣隙被擊穿，后續短路電流沿二次引線管入地。
為量化分析該SF6電流互感器故障發生的原因，復現故障過程，并找到對應解決措施，本文從SF6電流互感器的絕緣結構、運行工況、電場仿真等方面開展了研究。
2 500 kV SF6電流互感器絕緣結構分析
該500 kV SF6電流互感器為倒立、臥式，軀殼為水平放置的圓柱體，二次繞組置于屏蔽罩內，一次導體穿過軀殼及二次繞組屏蔽罩的幾何中心，二次繞組屏蔽罩借助于盆式絕緣子（環氧樹脂澆注體）固定在套管安裝法蘭面上，二次繞組的引出線及屏蔽罩的接地線通過引線管引至底座的二次接線盤。其結構如下圖所示。
臥式結構的500 kV SF6電流互感器
為改善臥式軀殼與套管三通部位的電場分布，采用高壓屏蔽筒將高電位往下延伸。在高壓屏蔽筒與二次引線管之間增加中間分壓屏進一步改善電場的分布[1]。
3 500 kV SF6 電流互感器電場仿真計算
3.1 計算模型
依據500 kV SF6 電流互感器的實際結構及尺寸，運用有限元仿真軟件ElecNet，建立了SF6 電流互感器的三維電場仿真計算模型，如下圖所示。
展開 
電機設計及有限元分析（仿真多圖）
現今的電機電器設計面臨著更復雜的技術挑戰，只有充分運用現代工程仿真技術才能應對這些挑戰。
典型應用領域
1） 電磁仿真。電磁仿真在電機電器設計中扮演非常重要的角色，電磁仿真可以預測電磁轉換的效率、各個部件的損耗和發熱量、電磁力/力矩等參數，是進一步進行熱仿真和結構仿真的基礎；
2） 電場仿真。隨著電器設備容量和工作電壓的提高，電場仿真的必要性性更加迫切，電場仿真能夠預測設備的絕緣性、放電和擊穿的可能性等性能指標；
3） 熱仿真。過熱會使電機的可靠性降低，甚至于燒毀，因此熱分析與熱設計在電機電器設計中非常重要，熱分析可以優化冷卻方案，改善冷卻效果。
4） 結構強度、疲勞仿真。利用結構分析軟件研究電機電器在機械載荷和熱載荷作用下的強度、剛度、振動和疲勞壽命，可提高設備的可靠性。
5） 噪聲分析。模擬結構振動噪聲和電磁噪聲。
電磁仿真
穩態磁場分析: 激勵不隨時間變化,如永磁體的磁場、穩恒電流產生的磁場等
諧性磁場分析: 激勵按正余弦規律變化,如感應式電機
瞬態磁場分析: 激勵隨時間無規律變化
混合勵磁車用發電機
三維電磁場有限元網格
發電機永磁勵磁的磁密分布
轉子磁感應強度矢量左視圖
轉子磁感應強度矢量右視圖
定子磁感應強度矢量值
定子磁場強度標量值
定子磁場強度矢量值
轉子磁場強度矢量
通過溫度場計算,得到電機整機或部件的溫度分布、熱量的獲取和損失、熱梯度、熱流密度等.
展開 電機設計及有限元分析
現今的電機電器設計面臨著更復雜的技術挑戰，只有充分運用現代工程仿真技術才能應對這些挑戰。
典型應用領域
1） 電磁仿真。電磁仿真在電機電器設計中扮演非常重要的角色，電磁仿真可以預測電磁轉換的效率、各個部件的損耗和發熱量、電磁力/力矩等參數，是進一步進行熱仿真和結構仿真的基礎；
2） 電場仿真。隨著電器設備容量和工作電壓的提高，電場仿真的必要性性更加迫切，電場仿真能夠預測設備的絕緣性、放電和擊穿的可能性等性能指標；
3） 熱仿真。過熱會使電機的可靠性降低，甚至于燒毀，因此熱分析與熱設計在電機電器設計中非常重要，熱分析可以優化冷卻方案，改善冷卻效果。
4） 結構強度、疲勞仿真。利用結構分析軟件研究電機電器在機械載荷和熱載荷作用下的強度、剛度、振動和疲勞壽命，可提高設備的可靠性。
5） 噪聲分析。模擬結構振動噪聲和電磁噪聲。
電磁仿真
穩態磁場分析: 激勵不隨時間變化,如永磁體的磁場、穩恒電流產生的磁場等
諧性磁場分析: 激勵按正余弦規律變化,如感應式電機
瞬態磁場分析: 激勵隨時間無規律變化
混合勵磁車用發電機
三維電磁場有限元網格
發電機永磁勵磁的磁密分布
轉子磁感應強度矢量左視圖
轉子磁感應強度矢量右視圖
定子磁感應強度矢量值
定子磁場強度標量值
定子磁場強度矢量值
轉子磁場強度矢量
通過溫度場計算,得到電機整機或部件的溫度分布、熱量的獲取和損失、熱梯度、熱流密度等.
展開 風電場CFD仿真選擇不同精度粗糙度數據的效果對比分析
從不同案例的測風塔互推結果來看，對于地表覆蓋多樣性的平坦地形區域，例如村莊、城鎮、農田、森林、湖泊眾多的內陸及沿海，年代最新和分辨率較高的數據能更好的反映實際的地表情況，因此使用ESA10m-2020粗糙度進行仿真結果較好，但是對于山地項目，效果相對不明顯，主要原因在于仿真時復雜的地形影響起到了主導作用。
文章來源：御風之道
【環境仿真專題第一講】使用TELEMAC-MASCARET研究海上風電場的三維海底地形形態變化
上周我們推出了首個專題環境仿真
這周第一個案例如期而至
圖文詳解 仿真思路更清晰
一起來學習吧
在全球陸地資源日益緊張的局面下，海洋資源憑借著巨大空間和節能環保的優勢成為經濟建設的重要一環，
海上風電場就是海洋新能源的標桿和重點領域。
《環境仿真專題》第一講
使用TELEMAC-MASCARET研究海上風電場的三維海底地形形態變化
01
研究背景
海上風電場能有效提高能源采集率，推動節能減排，卻需要耗費高額成本去建設和維護。海上風電場樁基不僅需要在高咸度的海水中支撐數十年，還要經受水流的沖擊、泥沙的堆積。而制定合適的樁基維護策略可以有效延長樁基使用壽命，降低維護成本。
所以通過模擬海上風電場的海底形態變化，了解海上風電場海岸水動力和形態動力學，為樁基維護策略提供技術支持十分重要。
02
軟件介紹
TELEMAC-MASCARET是法國電力集團（EDF）的法國國立水利與環境實驗室開發的一款研究水動力學和水文學領域的高性能數值仿真開源軟件。
展開 Ansys輸配電設備整體解決方案（上）
輸配電設備設計技術挑戰
主要高壓設備
輸配電設備關鍵技術問題
Ansys方案典型應用
Ansys輸配電設備設計解決方案
Ansys提供一個可以對所有主要物理現象進行模擬的仿真平臺
Ansys機電組件和系統解決方案
Ansys集成化設計解決方案
基于Ansys Workbench的多物理場仿真平臺
輸配電設備電場分析
有限元仿真基本流程
電場仿真目的和流程
? 電場仿真目的
- 計算電場強度和電場分布，校核絕緣設計
? 典型仿真流程
- 建立幾何模型，并做合理簡化
- 模型導入Maxwell軟件，進行前處理設置（添加與實驗電壓對應的電壓激勵）
- 計算機求解
- 仿真完成后查看結果，并視需要優化設計
電場分布和絕緣設計
? Maxwell 2D 和 3D 靜電場求解器
? 優化絕緣結構，減少壓板和油道中的電場強度
? 繞組間的電壓等位線
? 端圈處電場強度變小
? 壓板的拐角處電場強度達到最大值
? 升高座內部電場
- 采用基于Maxwell二次開發的腳本，可以自動計算關鍵路徑上的切向場強和累積場強
- 通過對比材料許用場強，可直接判斷電場絕緣的安全性
? 在3D求解器中分析油和壓板端圈的復雜絕緣系統
? 確定高電場應力區域
? 絕緣子污穢計算
- 采用半導體層模擬污穢層
- 計算漏電流和電場分布
極性反轉計算
? 常用于HVDC換流變壓器
- Maxwell計算結束后，
展開 多物理場仿真服務
多物理場仿真建模+分析+報告撰寫服務#發布技能來賺錢 本人畢業于985高校，有5年的多物理場仿真建模經驗，擅長變壓器“電磁-流體-溫度”多場仿真分析、套管\電纜“電-熱-流”多場仿真分析、電力裝備聲場仿真分析、絕緣介質電樹枝仿真分析、風機電場仿真分析、絕緣介質空間電荷分布仿真
ANSYS高壓斷路器解決方案
01
技術挑戰
高壓斷路器概念
高壓斷路器是什么
- 開斷和閉合電力線路的裝置
核心指標
- 開斷電流等級
- 耐壓等級
- 動作時間
- 抗震性能
- 占地面積
- 可靠性和壽命
…
高壓斷路器設計所面臨的技術挑戰
電場
- 滅弧室內部電場分析
- 觸指表面形狀優化
- 端部屏蔽環優化設計
- GIS母線表面電場設計
- 絕緣盆子電場計算
- 套管污穢性能分析
- 換流閥整體電場分析
- 變電站整體電場分析
磁場
- 觸指交流電動力計算
- 母排交流焦耳熱計算
- 多母排短路電動力計算
- 環網柜內部損耗計算
- 變電站磁場分布計算
- 渦流效應和鄰近效應
- 殼體阻抗和雷擊泄放
結構場
- 變電站支架結構強度
- 熱應力（熱膨脹）計算
- 斷路器執行機構壽命
- 斷路器觸指強度設計
- 運輸路況下的強度分析
- 整體抗震強度設計
- 波紋管安裝位置設計
流體場
- 斷路器內部溫升計算
- 高壓套管內部溫升分析
- GIS/GIL散熱分析
- GIS爆破盤泄壓設計
-其他
- 脫扣系統的電場特性分析
- 觸頭系統的電場特性分析
- 滅弧室的電場特性
- 絕緣材料電場分析
- 殼體表面污穢電場分析
ANSYS方案典型應用
02
解決方案
ANSYS集成化設計解決方案
基于ANSYS Workbench的多物理場仿真平臺
2.1 高壓斷路器電場分析
有限元仿真基本流程
電場仿真目的和流程
電場仿真目的
- 計算電場強度和電場分布，校核絕緣設計
典型仿真流程
展開 
交錯組裝碳納米管制備超高比容量鋰金屬負極用于鋰氧電池
圖四：電場仿真模擬和結構穩定性
(a-b) 常規Li箔和3D-CSC的電場分布模型；
(c-d) Li在Cu箔和3D-CSC表面上的沉積行為示意圖；
(e-g) 在給定的Li沉積厚度下，Li枝晶對不同CNT框架結構（即3D-CSC，平行堆疊的CNT薄膜和隨機分散的CNT膜）的范式等效應力分布。
圖五：基于常規Li和Li/3D-CSC負極的Li-O2全電池的電化學性能
(a) 基于Li/3D-CSC負極的Li-O2電池的充放電曲線；
(b) 基于Li箔負極的Li-O2電池的充放電曲線；
(c) Li-O2全電池在(a)和(b)中的相應循環性能。
圖六：循環后Li箔和Li/3D-CSC負極的表征
(a) SEM圖和示意圖顯示了循環后Li箔和Li/3D-CSC負極的形態；
(b) Li箔和Li/3D-CSC負極循環后的紅外吸收光譜；
(c-d) 在Li-O2電池中循環后， Li箔和Li/3D-CSC負極SEI的XPS表征。
【小結】
綜上所述，作者通過為超高容量鋰負極設計交叉堆疊和多孔結構，展示了一種通用的、有前途的策略。這種結構結合了高比表面積、周期性孔隙率、低質量密度和高結構穩定性等優點，可應用于各種一維導電納米材料。該Li/3D-CSC負極顯示出意想不到的接近純鋰的理論值的比容量，且具有很高的穩定性。Li-O2電池采用該負極時，由于其無枝晶形態和穩定的SEI，循環穩定性顯著提高。這項工作可能為充分利用Li-O2電池的優勢為未來的應用開辟一條新的途徑。
展開 一汽奔騰 | 電動汽車高壓系統電磁輻射發射的建模與仿真
其 中 ，在 接 近 7 MHz、 17 MHz 等處的峰值預測明顯，證明了多端口等效方法 在整車輻射發射預測中的有效性；由圖 6b 可得，右側電 場天線在 17 MHz 的頻點處具有較高的輻射超標風險， 因此后續將針對右側天線進行終掃描仿真以及測試。
同樣分析可得，在圖 7a 中，不同磁場天線所接收的 磁場強度曲線總體趨勢一致，大小有所差別；將圖 7a 與 圖 7b 對比可得，仿真與實測場強整體趨勢較為一致，在 17 MHz 處的峰值預測明顯，證明了該預測方法在輻射發射仿真中應用的有效性；由圖 7b 可得，確定右側磁場 天線具有最大的輻射面，后續將針對右側天線進行終掃 描仿真以及測試。
已知在車速為 40 km/h 的預掃描測量結果中，車輛 右側為最大發射方向，因此在車速為 16 km/h 和 70 km/h 的終掃描中，只進行右側天線的電磁場掃描和仿真。
4.2整車輻射發射終掃描仿真計算
根據 GB/T 18387—2017 中的試驗流程，將多端口 網絡方法應用于整車輻射發射的終掃描仿真計算中。 在車速為 16 km/h 以及 70 km/h 時，分別實車采集高壓系 統干擾件端口的電流，基于多端口網絡方法進行整車高 壓系統輻射發射預測，并進行右側電場和磁場天線仿真 與實測場強對比，結果分別如圖 8、圖 9 所示。
從圖 8 中可看出，仿真與實測電場結果整體趨勢較 為吻合，峰值預測較為明顯，由此說明，多端口網絡方法 對于整車 EMC 預測有效，該方法在整車開發階段應用， 可在一定程度上降低輻射發射超標風險。
展開 誠邀 | 在線論壇：工程仿真解決方案在輸配電行業中的應用
Ansys作為工程仿真領域的領先企業，始終扎根于CAE前沿技術的開發與應用，并與傳統的輸配電行業深度融合，帶來無數成功應用案例，幫助用戶設計出更高性能、更低成本、更具市場競爭力的電力產品。為了讓用戶全面了解Ansys仿真方案在輸配電行業的應用， 4月21日-22日，Ansys官方將推出『工程仿真解決方案在輸配電行業中的應用』在線主題論壇，借此機會向各位業內人士介紹輸配電行業和產品解決方案，交流討論相關技術問題。
* 為了讓各位觀眾能更好的吸收會議內容，盡享深度參會體驗，本次線上論壇將以兩個半天（下午）的形式舉行
時間
4月21日（星期四），13:30-15:10；4月22日（星期五），13:30-15:30
嘉賓介紹
特邀嘉賓
黃克捷 | 南網科研院生產技術支持中心研究員
工學博士，高級工程師，現任南網科研院生產技術支持中心研究員。主要研究方向為直流輸電成套設計及電力設備仿真。參與了滇西北、祿高肇、昆柳龍、廣東背靠背等直流工程建設，負責穿墻套管、換流變壓器、干式電抗器的設計選型、設計校核、故障分析等。
演講嘉賓
王德聚 | Ansys高級應用工程師
王德聚本科畢業于東北大學通信工程專業，研究生畢業于沈陽工業大學電氣專業。
展開 神威OpenFOAM——最流行的開源CFD軟件與神威·太湖之光的珠聯璧合
“神工坊”秉持“算力賦能、協同創新”的理念，爭做“先進算力到仿真算能的轉換器”、“離散機理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術實現跨越發展，支撐重大裝備研制創新和工業設計研發數字化轉型。
