Bezier曲面边界元方法及其在特高压绝缘子串电场计算中的应用

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  特高压输电技术是当今世界电力技术的至高点,随着电压等级的提高,对输电线路的绝缘水平和安全性也提出了严峻的挑战。绝缘子是输配电设备中的重要元器件,它的可靠性直接影响着输电线路乃至整个电力系统的安全运行。因此,精确确定绝缘子串的电场和电位分布有重要的研究意义。在用边界元法(BEM)计算三维静电场时,为了在减少计算节点数的同时提高计算精度,本文提出了用双2次Bezier曲面拟合实际积分面的Bezier曲面边界元方法。本文主要研究内容如下:   1)利用二阶剖分单元的节点坐标信息来构造双2次Bezier曲面参数方程,再利用Bezier曲面参数方程和面积比值法构造对应于 Bezier曲面顶点节点的形状函数;以Bezier曲面顶点节点为计算节点,以减少计算节点数;与一阶平面边界元法相比,双2次Bezier曲面能够更好地拟合实际积分面,提高计算精度。计算结果表明:与一阶平面边界元法相比,网格剖分节点相同时,Bezier曲面边界元法的计算精度明显提高;在计算精度要求相同时,Bezier曲面边界元法计算节点数较少。   2)由于Bezier曲面边界元方法采用高阶单元对边界面进行剖分,剖分比较粗糙,并且只能以平面线性单元的形式显示边界面,与实际边界面相差较大,为了进一步完善Bezier曲面边界元法,提出了精细后处理方法。精细后处理方法是将Bezier曲面单元进行细分得到新的节点和单元,再进行精细显示。研究结果表明:经过精细后处理显示的边界面比未经过精细后处理的边界面更接近实际模型,且能详细地反映边界面上函数值的变化规律。   3)建立特高压绝缘子串模型,用Bezier曲面边界元法初步计算并分析特高压绝缘子串的电场。
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