真空断路器电场-分享讲述.docx

真空断路器电场分析问题简介本文旨在使用通用有限元分析软件ANSYS对真空断路器进行电场分析，观察断路器内电势和电场强度分布。结构示意图如图1所示，由于几何结构呈轴对称特性，可以简化为二维轴对称模型。真空断路器结构示意图仿真分析关键过程2.1 仿真分析流程图仿真分析流程图2.2 清除细小特征为了便于分析时，进行网格划分，分析删除细小的倒角或几何边等特征。由于只需要建立轴对称模型，因此只需要建立一半的几何面，如图3所示。简化几何模型2.3 创建几何面创建圆形面，代表断路器周围空气域；创建圆环面，代表无限边界域；将上述几何线投影在空气域表面上，对几何面进行分割，从而得到不同部件独立的几何面。仿真分析几何模型2.4 划分网格与经典ANSYS分析环境相比，ANSYS Workbench具有强大的网格划分优势，允许用户很方便的设置网格划分方法和尺寸控制，并且网格划分质量高，同时充分利用多核处理器的计算能力并行进行网格划分，显著提升了网格划分速度。因此，本文选择在Workbench中进行网格划分，断路器区域网格尺寸为0.5mm，外部空气域网格尺寸为6mm，采用四边形单元自由划分网格。如图5所示。节点个数为74728，单元个数为27084。有限元网格模型2.5 创建命名组件为了方便在经典Ansys中定义不同区域材料和施加载荷，在Workbench中创建命名组件。首先根据不同区域材料，选择对应几何面，创建命名组件。针对不同区域材料建立命名组件针对无限单元边界建立命名组件2.6 施加载荷和边界条件该步骤中主要完成以下操作：施加电压载荷，如图8所示；选择金属区域节点，耦合电压自由度，如图9所示；选择无限边界单元外边界，施加无限表面标志位。下部电极区域上部电极区域施加电压边界条件耦合中间金属罩区域电压自由度仿真分析结果电势分布如下图。电势分布云图电场强度分布云图电场强度矢量图