[发明专利]一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法

权利要求书

1.一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S101，根据已有的GIS实物模型建立其相对应的数值物理模型，对模型进行电磁热多物理场耦合求解，获得此求解模型下的温度场和速度场；

步骤S102，不考虑背景流体流动，分别进行耦合电磁热温度分布的声场计算和背景流温度为平均温度的声场计算；

步骤S103，根据步骤S102的结果确定声场计算时是否需要直接耦合电磁热温度分布结果；

步骤S104，在背景流温度相同的情况下，分别进行耦合电磁热速度分布的声场计算和背景流静止的声场计算；

步骤S105，将步骤S104中的两组声压结果进行对比，确定声场计算时是否需要直接耦合电磁热速度分布结果；

步骤S106，根据步骤S103和步骤S105的对比结果确定最终简化方案。

2.根据权利要求1所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，所述的步骤S101中，当实物模型为尺寸较大的物体时，使用耦合计算的计算量相当大，此时先进行模型简化，即将三维模型简化为部分二维模型，在保证精度的前提下获得减小计算量的声场求解方法，再将此方法应用至三维实际模型中，以实现总计算量的减少。

3.根据权利要求1所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，所述的步骤S102中的声场计算具体包括：

S1021)将电磁热模型下求解所得的温度场耦合至声场模型，对温度-声耦合模型进行求解，获得各传感器的声压瞬时信号；

S1022)将背景流体温度设置为电磁热模型下求解所得的SF6气体的平均温度后，对声场模型直接进行求解，获得此时各传感器的声压瞬时信号。

4.根据权利要求1所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，所述的步骤S103具体为：

将S102中的两组计算结果进行对比，若传感器声压信号的最大偏差超出可接受的范围，则需耦合温度场进行声场的求解；若传感器声压信号的最大偏差在可接受范围内，则使用SF6的平均温度作为背景流温度进行声场的求解，此时计算量减小。

5.根据权利要求1所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，所述的步骤S104中的声场计算具体为：

S1041)将电磁热模型下求解所得的流场耦合至声场模型，对流动-声耦合模型进行求解，获得各传感器的声压瞬时信号；

S1042)将SF6气体设置为静止流体，即u＝v＝w＝0，然后对声场模型直接求解，获得各传感器的声压瞬时信号。

6.根据权利要求1所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，所述的步骤S105具体为：

将步骤S104中的两组结果进行对比；若传感器声压信号的最大偏差超出可接受的范围，则需耦合流场进行声场的求解；

若传感器声压信号的最大偏差在可接受范围内，则不考虑流场与声场的耦合，令SF6流速为0，直接进行声场的求解，此时计算量减小。

7.根据权利要求1所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，所述的步骤S103和步骤S105中，根据传感器检测到的声压信号的特点，选取两组计算的声压信号在波峰时的结果进行对比。

8.根据权利要求3所述的一种降低GIS击穿放电超声传播数值仿真计算量的方法，其特征在于，若取波峰时的声压信号进行对比，记步骤S1021中传感器信号第n次达到波峰时的最大声压信号为P_1,n；步骤S1022中传感器信号第n次达到波峰时的最大声压信号为P_2，n；若对于每一个传感器均满足

则表示可以使用步骤S1022来减少模拟计算量，其中M为人为设定的最大允许偏差。