應用概況
戶外通訊設備長期暴露在(zài)高溫、潮濕的(de)運行環境中，元器件不(bù)斷老化，高分子(zǐ)化合物受熱分解，釋放出(chū)易燃易爆氣體。若設備通風排氣不(bù)暢，上(shàng)述氣體很容易聚集并達到(dào)一(yī / yì ／yí)定濃度。一(yī / yì ／yí)旦遇到(dào)火花，上(shàng)述氣體就(jiù)會被點燃并發生爆炸。
氣體爆炸所産生的(de)沖擊波，會對設備結構産生明顯沖擊。結構受沖擊後變形、損傷，乃至出(chū)現局部破壞，這(zhè)将反過來(lái)對沖擊波的(de)傳播産生影響。對于(yú)沖擊波，可以(yǐ)采用網格自适應技術，精确捕捉沖擊波傳播過程中的(de)壓力場和(hé / huò)速度場的(de)間斷，使計算網格數量保持在(zài)合理的(de)水平。對于(yú)設備結構，可以(yǐ)考慮材料或結構在(zài)高速沖擊下的(de)損傷行爲(wéi / wèi)和(hé / huò)失效準則，從而(ér)準确模拟結構的(de)損傷和(hé / huò)失效現象。
然而(ér)，單一(yī / yì ／yí)求解器，隻能解決單個(gè)物理場的(de)問題，無法同時(shí)考慮沖擊波傳播、結構變形以(yǐ)及沖擊波與結構的(de)相互作用。因此，SimArk Dynamics 采用混合求解器，對空氣區域和(hé / huò)設備結構分别應用有限體積法和(hé / huò)物質點法進行模拟。
通過對爆炸過程的(de)模拟，用戶可以(yǐ)評估爆炸對關鍵設備的(de)影響，确定是(shì)否需要(yào / yāo)對元器件或設備進行重新排布，或者在(zài)重點區域布置防護設備。該數值模拟過程可以(yǐ)更安全、準确、快捷地(dì / de)提供設計依據，從而(ér)實現對昂貴的(de)物理試驗的(de)部分替代。
電源設備
仿真方案
以(yǐ)包含高能量密度電氣器件的(de)電源設備爲(wéi / wèi)例，考慮設備内部的(de)混合氣體爆炸，采用 SimArk Dynamics 進行仿真，可以(yǐ)對設備在(zài)爆炸工況下的(de)受損情況進行準确評估。
在(zài) SimArk Dynamics 中，利用有限體積法對空氣區域進行離散，通過物質點法對固體結構進行模拟；有限體積網格 320 萬，捕捉沖擊波造成的(de)物理場間斷；物質點 96 萬個(gè)；考慮混合氣體的(de)爆轟過程，考慮理想氣體狀态方程，采用鋼在(zài)常溫下的(de)材料屬性，總計算時(shí)長爲(wéi / wèi) 0.4 秒；采用顯式時(shí)間步進方法，時(shí)間步長由 CFL 數決定；采用 240 核 CPU 作并行計算。
電源設備爆炸
/ 其他(tā)行業應用
