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低压断路器可视化仿真系统的研究

来源:  作者:本站
可视化仿真技术是综合计算机图象学、图象处理、计算机辅助设计、人机交互技术等多个领域的一个崭新的技术领域。本文研究了这种新技术在低压电器中的应用。根据低压断路器开断时电弧的物理过程,建立了以磁流体动力学MHD为基础的电弧模型及以热击穿为主的背后击穿物理模型。把这种仿真算法和三维可视化技术结合起来,对低压断路器开断过程中的电弧运动进行了可视化仿真研究。

关键字:断路器可视化仿真

1概述

可视化仿真是90年代崭新的技术领域。它是涉及计算机图象学、图形处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域的一个崭新的技术领域。在工程设计领域,可视化仿真或科学计算可视化被定义为对科学计算或仿真计算所获得的数据进行可视化加工或三维图形和动画显示,并可通过交互的改变参数来视察计算结果的全貌及其变化。由于科学计算可视化对各门学科和工程技术的发展有极其重要的意义及实用价值,因而这种技术在它一开始出现就得到人们的极大重视。

实现科学计算的可视化具有多方面的重要意义。它可以大大加快数据的处理速度,使庞大的数据得到有效的利用;能把不能或不易观察到的工程现象变为使人们能发现并理解被设计和被研究对象所产生的物理机理,从而提出改进设计的具体措施;可以实现对计算过程的引导和控制,通过图形交互手段可方便快速的改变设计和计算的原始数据和条件,并通过三维图形或动画来显示和观察改变原始数据对设计和研究对象基本特性的影响,来达到对象优化设计的目的。来源:输配电设备网

低压电器的灭弧室一般由器壁形成一个小室,电弧开断过程在灭弧室内进行,并且时间很短,很难用肉眼进行观察,特别是要定量地掌握和了解灭弧室内如电弧温度、离子浓度、气体压力,气流速度等物理参数变化,则难度更大。近年来,由于磁流体动力学(MHD)数值分析的进展,使人们依靠电弧的物理数学模型来模拟低压电器开断过程成为可能,如果把这种仿真算法和三维可视化技术结合起来,则可使灭弧室内电弧的开断过程在计算机屏幕上显示出来,让人们观察到电弧在灭弧室内运动情况,以及温度,流场等分布和变化情况,这对今后低压电器灭弧室的设计有重大意义。

目前图形及计算机技术得到极大的发展,使在微机上进行三维空间可视化仿真成为可能。本文以磁流体动力学为基础,综合流场、电磁场、温度场等计算,建立低压断路器开断电弧的动态数学模型。在Windows98平台上用VisualC 语言编制,利用基于Windows98的三维图形模块,形成了友好的人机界面,对开断中电弧的运动在三维空间进行显示,对温度,气流等参数以图形可视化方式表示,实现了低压断路器开断的可视化仿真软件系统。
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