2024年12月24日,北京云道智造科技有限公司在京组织召开了国家重点研发计划“高压电力装备多物理场仿真关键技术研究与软件开发”项目“基于Simdroid的高压电力装备多物理场计算软件”专家评审会议。
重庆大学教授廖瑞金代表项目组向评审专家组汇报了项目总体执行进展情况。课题四负责人向评审专家组汇报了软件开发进展情况、软件功能介绍,并现场演示了典型高压电力装备案例。随后,项目组分别就专家组的提问进行了详细解答。专家组对项目组的工作给予了高度认可,并针对项目实施过程中遇到的难点问题提出了建设性意见和建议。专家组经过充分讨论,一致认为项目组开发完成的“基于Simdroid的高压电力装备多物理场计算软件”,符合任务书里程碑节点指标值,并通过了专家现场见证评审。
云道智造自主研发的高压电力装备多物理场计算软件(Simdroid-EE V2025)能够精准模拟变压器、套管、桥臂电抗器等典型电力装备,得到电磁、结构、流体、热等多物理场仿真结果。
功能亮点
具备固体力学、流体力学、电动力学、热力学等多种通用求解器,支持多物理场耦合仿真。提供丰富的前处理、求解分析和后处理工具。作为仿真PaaS平台,内置的APP开发器支持用户以无代码化的方式便捷封装全参数化仿真模型及仿真流程,将仿真知识、专家经验转化为可复用的仿真APP。
1. CAD模型导入
通过软件导入接口,可以直接导入变压器、套管、桥臂电抗器的STEP、IGES、DXF、DWG的模型文件,完整还原导入体原貌。

软件内置典型电力装备模型库,如圆柱形线圈、跑道型线圈、单相铁芯、三相铁芯、叠片状铁芯、电抗器星形架、油箱外壳、电容芯子、伞裙和电抗器支架等。

2. 网格划分
全自动剖分:对于曲面复杂的几何形状进行全自动的四面体网格剖分。
映射剖分:对于规则结构使用映射剖分,生成的单元类型为六面体单元。
扫略剖分:对于适合扫略的几何可以使用扫掠剖分,生成的单元类型为六面体单元或棱柱单元。
支持手动进行网格控制,包括了体控制、面控制、边控制、边界层设置、网格质量检查等,以实现对网格剖分质量的精确控制。

3. 多物理场耦合计算
提供强耦合、弱耦合、顺序耦合、双向耦合、隐式算法、显式算法等不同的耦合方式和迭代算法,支持不同类型多物理场耦合问题的分析求解。
4. 后处理
后处理模块具有丰富的场量计算功能,可实现场量、变量的数值计算和统计。此外,针对高压电力装备仿真分析多样化的需求,增加了输出报告功能。
典型案例
对一台35kV单相变压器进行温升模拟计算。在变压器油箱的磁热流耦合仿真中,主要考虑:
1)磁-热耦合:将磁场计算得到的损耗密度作为热源导入温度场,进行热分析;
2)热-流耦合:考虑温度对流体流动的影响,以及流体流动对温度分布的影响。
本案例计算了在高压侧电流额定、低压侧短路情况下的磁热分布,同时考虑对油箱的流热分布影响。
当计算收敛后,软件会自动将计算结果加载至后处理模块。温升分布结果如下图所示:
由上图可以看出,油箱最高温为327.2K,夹板和拉板的最高温为328.8K。
下图为变压器油箱内速度矢量图,在重力差的驱动下,温度较高的油会向上运动,高压绕组附近油的速度较快,起到较好的散热作用。

下图为油箱内中心切面的温度分布,反映了变压器内液体油的温度分布,最高温度为334.8K,即61.65℃,低于行业内规定的变压器上层油温一般不得超过95℃的条件限制,变压器内部散热情况良好。

软件采用“通用平台+专用模块”的模式,构建了一套自主可控的高压电力装备多物理场仿真软件,推动实现电力装备设计、运维、研究中的仿真软件自主化,助力电力装备制造企业实现数字化转型。
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