[发明专利]一种换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算方法及系统

说明书

本发明提供的一种换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算方法及系统，该方法包括：获取炸药参数、空气参数及封堵结构层合板参数；根据炸药参数及空气参数建立炸药‑空气域三维有限元模型；根据封堵结构层合板参数建立封堵结构层合板三维模型；根据炸药‑空气域三维有限元模型计算当前爆炸冲击波能量；根据当前爆炸冲击波能量计算封堵结构层合板三维模型的力学响应结果。通过模拟封堵结构层合板在爆炸荷载下的力学响应，对换流站封堵结构层合板抗爆炸冲击能力进行有效评估，为封堵结构的抗爆炸结构设计提供可靠的指导性意见。

技术领域

本发明涉及仿真模拟技术领域，具体涉及一种换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算方法及系统。

背景技术

特高压直流输电是我国能源基地向远方负荷中心输电的主要方式，其中特高压换流站是特高压直流工程的核心。爆炸破坏已经成为影响换流站可靠运行的主要安全隐患之一，爆炸发生后，换流变压器上方的套管遭到短路击穿后，变压器中存储的大量绝缘油将会起火燃烧，爆燃现象产生后未反应的可燃气体受到压缩在高温和高压下形成冲击波，该冲击波形成的巨大冲击力会对封堵结构产生极强的破坏。同时火势通过封堵结构孔洞进入换流站阀厅，进而引起整个换流阀厅破坏倒塌。封堵材料在高温作用下，其强度和刚度已经明显减小，因此爆炸冲击波很容易造成材料的局部破坏，丧失竖向承载力，引起结构的竖向连续倒塌。

然而目前高温对封堵结构的破坏机理研究已经较为充分，但是对爆炸冲击波下结构的失效分析仍未引起足够重视，缺乏相应的仿真计算以评估封堵结构的抗爆炸性能，从而无法为特高压换流站防爆破性能结构设计提供指导依据。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺乏相应的仿真计算以评估封堵结构的抗爆炸性能的缺陷，从而提供一种换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算方法及系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算方法，包括：获取炸药参数、空气参数及封堵结构层合板参数；根据所述炸药参数及所述空气参数建立炸药-空气域三维有限元模型；根据所述封堵结构层合板参数建立封堵结构层合板三维模型；根据所述炸药-空气域三维有限元模型计算当前爆炸冲击波能量；根据当前爆炸冲击波能量计算所述封堵结构层合板三维模型的力学响应结果。

优选地，换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算方法，还包括：更改所述炸药参数及所述封堵结构层合板参数；返回根据所述炸药参数及所述空气参数建立炸药-空气域三维有限元模型的步骤。

优选地，所述根据所述炸药参数及所述空气参数建立炸药-空气域三维有限元模型，包括：根据所述炸药参数建立炸药三维有限元模型；根据所述空气参数建立空气三维有限元模型；将所述炸药三维有限元模型与所述空气三维有限元模型进行耦合计算，得到炸药-空气域三维有限元模型。

优选地，所述炸药参数，包括：炸药重量、所述炸药与所述封堵结构层合板的距离。

优选地，所述封堵结构层合板参数包含所述封堵结构层合板材料类型。

优选地，所述封堵结构层合板三维模型的约束条件包括：板与板的约束方式、层合板与墙体的约束方式以及钢管与层合板的约束方式。

优选地，所述封堵结构层合板材料类型包括：不锈钢板、镁质防火板、岩棉、硅酸铝纤维棉、不锈钢龙骨及长钢管。

第二方面，本发明实施例提供一种换流站封堵结构抗爆炸冲击的仿真计算系统，包括：获取模块，用于获取炸药参数、空气参数及封堵结构层合板参数；第一处理模块，用于根据所述炸药参数及所述空气参数建立炸药-空气域三维有限元模型；第二处理模块，用于根据所述封堵结构层合板参数建立封堵结构层合板三维模型；第一计算模块，用于根据所述炸药-空气域三维有限元模型计算当前爆炸冲击波能量；第二计算模块，用于根据当前爆炸冲击波能量计算所述封堵结构层合板三维模型的力学响应结果。