[发明专利]一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法

说明书

本发明涉及一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法。包括：S1：采用COMSOL仿真软件中的几何模块建立铜铝接线夹的几何模型；S2：对几何模型表面、区域进行划分，设置材料参数；S3：设置大气腐蚀物理场、初始参数，网格划分；S4：计算求解，得到铜铝接线夹腐蚀仿真结果。本发明使用COMSOL进行三维建模，并通过对铜铝接线夹暴露在大气中的腐蚀过程进行模拟仿真，能够为在电网系统中服役的铜铝接线夹腐蚀断裂研究提供参考。

技术领域

本发明属于金属材料计算与模拟技术领域，具体涉及一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法。

背景技术

电网中现役的过渡线夹多为铜铝过渡线夹，用于连接母线与电器设备。我国变电站由于铜铝过渡设备电夹断裂造成设备跳闸事故、电力设备损坏、大面积停电等重大事故，增加了人力、财力的消耗，严重影响我国电网的安全可靠运行。因此，为了减少甚至避免事故发生，对于铜铝过渡设备线夹断裂过程的预测至关重要。本发明结合COMSOL模拟仿真从稳态和瞬态对铜铝接线夹的仿真情况进行模拟，可以得到某时刻的金属电位、电流密度、随时间变化的腐蚀厚度等。将提高电网工作人员的效率，降低事故发生的概率，保证电气设备与引线的连接安全可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法，通过对铜铝接线夹暴露在大气中的腐蚀过程进行模拟仿真，通过仿真计算稳态和瞬态条件下的铜铝接线夹的表面电位、电流密度、腐蚀厚度等关键数据。该仿真模型为电网系统中服役的铜铝接线夹腐蚀断裂研究提供参考，从而减少由于线夹断裂造成的安全事故。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法，包括如下步骤：

S1、采用COMSOL仿真软件中的几何模块建立铜铝接线夹的几何模型；

S2、对几何模型表面、区域进行划分，设置材料参数；

根据步骤S1中的几何模型划分出铜区域、铝区域，铜表面、铝表面，铜端子边界、铝端子边界，铜接地表面、铝接电表面；根据铜铝接线夹的实际工作情况选择物理接口并设置相应的铜、铝材料；

S3、设置大气腐蚀物理场、初始参数，网格划分；

获取大气腐蚀模型中的电解质膜厚度、氧溶解度、氧扩散率、电解质电导率和相对湿度，设置大气腐蚀物理场；获取铜块、铝块的电导率、热膨胀系数、恒压热容、相对介电常数、密度、导热系数、杨氏模量和泊松比；

根据步骤S2所建立的几何物理模型，对铜表面、铝表面，铜端子边界、铝端子边界，铜接地表面、铝接电表面进行网格剖分；

S4、计算求解，得到铜铝接线夹腐蚀仿真结果。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法通过对铜铝接线夹暴露在大气中的腐蚀过程进行模拟仿真，通过仿真计算稳态和瞬态条件下的铜铝接线夹的表面电位、电流密度、腐蚀厚度等关键数据。该仿真模型为电网系统中服役的铜铝接线夹腐蚀断裂研究提供参考，从而减少由于线夹断裂造成的安全事故。

附图说明

图1为本发明的基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法流程框图。

图2为本发明一个实施例提供的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法的铜铝接线夹几何模型。

图3为本发明一个实施例提供的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法的铜块区域。

图4为本发明一个实施例提供的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法的铝块区域。

图5为本发明一个实施例提供的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法的铜块接地表面。

图6为本发明一个实施例提供的一种基于COMSOL的铜铝接线夹腐蚀模拟方法的铝块接电表面。