(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210706681.8 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 黎鹏　刘畅　高野菏　洪倩莹　 吴田　普子恒　方春华　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 吴思高 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于抑制短路燃弧热-力效应的金属网 格吸收器等效数 学模型建模方法 (57)摘要 一种用于抑制短路燃弧热 ‑力效应的金属网 格吸收器等效数学模型建模方法， 包括以下步 骤： 步骤1、 根据气流通过金属网格吸收器的热量 损失， 建立热能吸收模型； 步骤2、 根据气流通过 金属网格吸收器的压力损失， 建立流动阻力模 型； 步骤3、 对金属网格吸收器区域的气体密度、 温度、 压强、 流速参数取平均值； 步骤4、 分别将步 骤1、 步骤2中计算出的热量损失和压力损失添加 至对应守恒方程的源项中。 该建模 方法大幅度降 低了仿真计算的复杂度， 提升了计算效率， 对指 导开关柜防护设计、 降低试验成本具有重要意 义。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 115048793 A 2022.09.13 CN 115048793 A 1.一种用于抑制短路燃弧热 ‑力效应的金属网格吸收器等效数学模型建模方法， 其特 征在于包括以下步骤： 步骤1、 根据气流 通过金属网格吸 收器的热量损失， 建立热能吸 收模型； 步骤2、 根据气流 通过金属网格吸 收器的压力损失， 建立 流动阻力模型； 步骤3、 对金属网格吸 收器区域的气体密度、 温度、 压强、 流速参数 取平均值； 步骤4、 分别将步骤1、 步骤2中计算出的热量损失和压力损失添加至对应守恒方程的源 项中； 通过上述步骤， 实现金属网格吸 收器等效数 学模型建模。 2.根据权利要求1所述一种用于抑制短路燃弧热 ‑力效应的金属网格吸收器等效数学 模型建模方法， 其特征在于： 所述步骤1 中， 金属网格吸收器的所吸收的总热量Q通过下式获 得： Q＝hα·SA·(TF‑TA)； 式中， hα为空气与金属网格吸收器之间的传热系数， SA为金属网格吸收器的表面积， TF 为金属网格吸 收器前方空气的温度， TA为金属网格吸 收器的温度； 其中， 金属网格吸 收器的传热系数hα的计算方法如下 所示： 式中， λ为空气的热导率， L为金属网格吸收器的特征长度， 圆柱形管金属网格吸收器的 特征长度为π ·r， 宽为w高为h的矩形管金属网格吸收器的特征长度为w+h， Nu为努塞尔数， 其计算方法如下 所示： 式中， NA为组成吸收器金属网格的层数， fAF为排列因子， 其取决于金属网格的排列方 式， K为温度依赖系数， Nu(L,0)为特 征努塞尔数， 其计算公式为： 式中， Nulam和Nuturb分别为层流、 湍流努塞尔数， 计算方法如下 所示： 式中， 是具有特征速度 的雷诺数， Pr是具有特征速度 的普朗特数， 具体计算方 法如下所示： 式中， ρ 为气体的平均密度， η为气体的平均动力粘度， cp为气体的平均比热容， λ为气体权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115048793 A 2的平均热导率， 为金属网格吸收器中的特征速度， 由吸收器前面的气体流速v和孔隙率 确定： 式中， a和b分别为金属网格吸 收器的横、 纵节 距比。 3.根据权利要求2所述一种用于抑制短路燃弧热 ‑力效应的金属网格吸收器等效数学 模型建模方法， 其特征在于： 步骤1中， 不同的排列方式存在不同的排列因子， 方形排列因子 fAF,in和交错排列因子fAF,st计算方法如下 所示： 4.根据权利要求1所述一种用于抑制短路燃弧热 ‑力效应的金属网格吸收器等效数学 模型建模方法， 其特征在于： 所述步骤2中， 金属网格吸收器所引起的压力损失Δp的计算方 法如下所示： 式中， ξT为金属网格吸收器的压力损失系数， NA为金属网格层数， ve为最窄截面处气体 流速。 5.根据权利要求4所述一种用于抑制短路燃弧热 ‑力效应的金属网格吸收器等效数学 模型建模方法， 其特 征在于： 步骤2中， 方形排列压力损失系 数ζT,in和交错排列压力损失系 数ζT,st均用层流分量、 湍流分量和 修正因子表示； 修正因子考虑了气体的温度依赖性和金属网格数量的影响， 计算方法如下 所示： 式中， ζlam和ζturb分别为层流、 湍流的压力损失系数， fzn,lam为层流修正因子， fz,turb和 fn,turb为湍流修正因子； 对方形排列和交错 排列网孔而言， 其层流压力损失系数ζlam是相同的：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115048793 A 3