热网在线模拟仿真分析系统

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I-deas NX 系列
先进的轨道可视化系统能帮助你快速验证轨道定义的正确性，可以用动画把航天器 模型沿轨道轨迹运动显示出来，装配体如太阳能阵列或机器人系统的铰接可以方便、 有效地模拟，并提供了一套图形工具来表征子装配的转动和平移，以及在变形体上 显示温度结果。 日照热(Diurnal heating) 如果给定了一个特定的纬度和方位，就可以计算太阳日照热，有各种选项可以用来 建立大气和地面效应。 管道流 TMG管道流提供了一种一维的流体流动和对流热交换模拟手段，它是基于控制体积 方法来对流动系统中的管路系统分别建立压力和水平对流计算模型，流动模型通过 对流传导系数耦合到热模型中，并进行并行求解，管道流模型通过一维流体单元装 配而成。 TMG热分析能根据管道几何形状自动计算流动阻力并在求解收敛后自动更新，管流 中的层流和湍流过渡区能自动识别并建立相应模型，变量化的风扇曲线和泵特性可 以指定为边界条件、恒定压力或流动条件，障碍物可以指定管壁粗糙度或用户指定 流动阻力，也可以考虑流动网状物的浮力效应。作为高级应用，如涡轮叶片冷却，TMG 可以模拟它的可压缩性和转动特性。 强迫和自然对流可以用流动模型来精确和有效的模拟，热模型中的对流单元自动与 相应的流体单元耦合，即使网格是不一致的，TMG 根据Nusselt 数值方法计算对流换 热系数，在流动和热求解过程中更新这些值，并区分层流和湍流区域，可以定义常 值的或可变的对流换热系数，或提供一个放大系数。 最先进的求解器技术 TMG提供了先进的求解器技术用于处理大规模、复杂问题，求解算法的核心是最先 进的双共轭梯度求解器，提供无以能比的求解速度和高度可靠性，稳态求解采用 Newton-Raphson迭代算法处理非线性问题，瞬态算法包括显式、隐式和指数推进方 法，由用户控制时间步和隐式参数。 为了加快收敛速度，求解算法根据温度变化尽可能减少辐射传导的更新，TMG自动 判断收敛性，如果收敛发生困难则动态调整求解器参数，求解控制范围很广，包括： 松弛因子、迭代限制、基于温度或能量残差的收敛准则、恒定的或可变的积分时间 步和结果输出间隔，还提供求解跟踪和其它诊断。

4、网络拓扑着色
表达电网结构信息
表达运行状态
5、调度员操作
调度员在画面中完成各种调度操作
6、应用切换
同一画面可以切换不同的应用对象
5.2 SCADA的图形操作
1、鼠标操作＋弹出菜单
2、操作选项
参数检索
遥控
遥信对位
变位检索
SOE检索
遥信封锁
设置标志牌
5.3历史告警浏览
1、告警信息
首先实时显示，同时存入历史数据库。
数据的快速存取：必须建立实时数据库。
数据的合理组织：提高数据查找和定位的速度。
建立数据之间的关系：测量和采集的数据与数据库中数据的对应关系。
建立电网的数据模型：实际对象和系统中数据的对应。
提供标准的访问接口：对访问实时库和历史库提供所有程序都通用的访问接口。
数据透明性：用户或进程（应用程序）只面向数据，不必关心数据具体位置。
具备各种辅助图制作功能。
用户可扩展性（图形的公共访问接口）。
2、基本组成部分
图元编辑器：制作电力系统中各种常用设备的图元库，以便制图时使用，并能应付新元件的出现。
图形编辑器：利用各种图元，生成电力系统的各种图形。
图形显示工具：与应用程序结合在一起，用户可在图形上进行各种操作，如功能调用，信息查询，控制操作等。
2、分类
遥信变位
其他……
5.4历史数据浏览
5.5图形浏览器
第六节SCADA功能
6.1数据采集功能
1、模拟量采集功能（遥测）
2、状态量采集功能（遥信）
3、脉冲量采集功能
4、继电保护及综自信息采集
5、时间信息
6、前置机系统的数据采集性能
6.2数据处理功能
1、模拟量处理：标度变换；消零飘；越限检查；积分计算和平均值计算；最大值、最小值计算；入库。

DEH系统仿真操作说明一、目的DEH系统与其它系统的一个重要区别是：一般控制系统大部分功能可以在现场机组启动后，逐步投入，甚至很多组态和画面也可在现场，根据实际需要进行大规模的修改。

而DEH由于其做为汽轮发电机启动、并网、带负荷的唯一手段，必须在机组启动前完成所有的调试、试验工作，并具备绝大多数功能的自动投入条件。

因此，在机组启动前，汽轮机无法运转的情况下，必须采用仿真器，使之与DEH构成一个闭环的系统，对DEH设备进行调整、测试和验证。

DEH仿真功能可用于检验和优化DEH系统的控制策略、演示控制效果、验证控制逻辑和分析DEH控制性能。

另外，DEH仿真功能在人员培训、模拟操作、事故分析及快速记录方面也有其独特的作用。

DEH的仿真系统可以进行带油动机混合仿真，也可进行纯仿真。

DEH系统发出的控制指令同时送到仿真器和就地的液压执行机构，若液压执行机构已具备开启条件，则所有阀门会根据阀位指令开启到相应的开度。

仿真器通过接收的阀门控制指令生成锅炉、汽轮机、发电机等主要热力设备的数学模型，产生转速、功率、汽压等过程变量，这些变量通过I/O接口信号返回到DEH控制系统形成闭环控制。

若DEH系统可以带实际阀门油动机进行仿真试验，则称为混合仿真，若不带油动机仿真，则称为纯仿真。

二、DEH仿真方式DEH仿真方式分为两种：虚拟DPU仿真和仿真卡仿真1、虚拟DPU仿真采用虚拟DPU仿真时，只要在一台人机接口站上开启VDPU的应用程序，下载DPU80程序，并在DEH主控DPU11中修改部分联接模块即可，采用DPU的网络数据广播功能，进行DPU间的数据交换。

1．1 条件：必须是在停机方式下必须把转速联动其他设备的条件取消1．2 步骤：1．2．1 在MMI的VDPU目录下修改文件VDPU.CFG中的Node=80。

运行执行文件VDPU.EXE。

利用DPUCFG连接DPU80，连接时IP框内需填入本机的IP地址如222.222.221.50，连接用户名和密码均为eng。

comsol案例库
Comsol是一款功能强大的多物理场仿真软件，可以用于模拟和分析各种现实世界中的物理问题。

Comsol拥有广泛的用户群体，包括科学家、工程师和研究人员，他们使用Comsol来解决各种科学和工程领域的难题。

Comsol案例库是Comsol网站上的一个特殊功能，它为用户提供了一个交流和分享模拟案例的平台。

Comsol案例库是一个集结了许多不同领域的仿真案例的在线资源。

这些案例可以用于学习和研究目的，用户可以通过查看这些案例，了解如何使用Comsol解决不同的工程问题。

Comsol案例库涵盖了包括流体力学、结构力学、电磁场、热传导和化学反应等多个学科领域。

用户可以在案例库中找到与自己领域相关的案例，并快速了解如何建立模型、设置边界条件和求解结果。

比如，对于一个机械工程师来说，他可能会想要了解如何使用Comsol来模拟自己的设计，并预测和优化产品性能。

他可以在Comsol案例库中找到类似的机械仿真案例，了解如何建立材料、约束或加载，以及如何分析应力和变形。

对于一个工程师来说，涉及电磁场和电器领域的仿真案例可能更有吸引力。

他可以在Comsol案例库中找到关于电磁场和电动机设计的案例，了解如何使用Comsol来优化电磁场分布、计算电感和电阻等。

此外，Comsol案例库还包括许多学术研究的模拟案例，这些案例可以帮助研究人员开展他们的研究并验证他们的模型。

总之，Comsol案例库为用户提供了一个互动的学习平台，通过查看和使用这些案例，用户可以更好地了解和掌握Comsol 软件的功能和应用。

这些案例还可以帮助用户更好地应用仿真技术解决实际问题，并为科学研究提供支持和指导。

前言电力系统中的各种设备，由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作，或由于雷电、外力破坏等影响，可能发生故障和不正常运行情况。

电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除，或者发出各种信号.电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。

现有的继电保护设备存在调试方法效率低，调试过程复杂，认为因素影响大,调试生产在同一场地完成设备,这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。

电力系统是一个系统工程，其自动化产品需经组屏使用,对整屏仅仅采用人工对线是不够的，为了提高整屏质量，要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验，相对于原来的调试方式，投资少，体积小，接线方式更改方便，并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要,为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统.继电保护随着电路系统的发展孕育而生，随着科技的发展，保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置，再到日前广泛应用的微机保护，新技术的应用在其中起到了积极的作用。

而目前电力系统的整定计算，多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线,工作耗时较长，效率较低。

ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件,该模块可有效应用于继电保护整定计算，方便校验,并且可以对任意支路生成时间电流曲线（TCC曲线），可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。

本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真，首先利用ETAP进行建模,然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真，进行短路计算,获取继电保护整定所需要的数据，然后选取合适的保护方案，最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真，校验方案的可行性。

1。

电力系统继电保护概述1。

1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。

SI五款信号完整性仿真工具介绍(一)Ansoft公司的仿真工具现在的高速电路设计已经达到GHz的水平，高速PCB设计要求从三维设计理论出发对过孔、封装和布线进行综合设计来解决信号完整性问题。

高速PCB设计要求中国工程师必须具备电磁场的理论基础，必须懂得利用麦克斯韦尔方程来分析PCB设计过程中遇到的电磁场问题。

目前，Ansoft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发，对PCB设计的信号完整性问题进行动态仿真。

Ansoft的信号完整性工具采用一个仿真可解决全部设计问题：SIwave是一种创新的工具，它尤其适于解决现在高速PCB和复杂IC封装中普遍存在的电源输送和信号完整性问题。

该工具采用基于混合、全波及有限元技术的新颖方法，它允许工程师们特性化同步开关噪声、电源散射和地散射、谐振、反射以及引线条和电源/地平面之间的耦合。

该工具采用一个仿真方案解决整个设计问题，缩短了设计时间。

它可分析复杂的线路设计，该设计由多重、任意形状的电源和接地层，以及任何数量的过孔和信号引线条构成。

仿真结果采用先进的3D图形方式显示，它还可产生等效电路模型，使商业用户能够长期采用全波技术，而不必一定使用专有仿真器。

(二)SPECCTRAQuestCadence的工具采用Sun的电源层分析模块：Cadence Design Systems的SpecctraQuest PCB信号完整性套件中的电源完整性模块据称能让工程师在高速PCB设计中更好地控制电源层分析和共模EMI。

该产品是由一份与Sun Microsystems公司签署的开发协议而来的，Sun最初研制该项技术是为了解决母板上的电源问题。

有了这种新模块，用户就可根据系统要求来算出电源层的目标阻抗；然后基于板上的器件考虑去耦合要求，Shah表示，向导程序能帮助用户确定其设计所要求的去耦合电容的数目和类型；选择一组去耦合电容并放置在板上之后，用户就可运行一个仿真程序，通过分析结果来发现问题所在。

【 关键词 】Ｐ ｓ 仿真 系 统 天然气管网 应用
１概 述
上海 天 然气 主干 管 网承担 了整 个上 海市 天然气供应任务 ，保证 主干网安全 、可靠 、平 稳供 气对 上 海的 经济 建设 具有极 其 重要 的意
义。
随 着上 海天 然气 供 应规 模不 断扩 大 、供 应气源不断增 多，建 立动态管网仿真模型可 以 提高天然气主干 网运行安全 和效率 。 Ｓ Ｐ Ｓ仿真软件 主要包括管道的实时在线仿 真 （ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ ）、泄 漏检 测 （ Ｌ ｅ ａ ｋ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ ）、 实时状态预测 （ Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｏ ｒ ）、培 训器 （ Ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ） 和离 线仿真 （ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ）５个模 块 。通 过各个 模块的交叉应用 、针对具 体工程 的二次开发 以 及Ｓ ＣＡ ＤＡ系统 实时数据的支持 等 ，能够实现 管道运行实时动态 的模 拟、实时运泄漏检测 、 管道未 来运行状 态 的预 测 、Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统 模拟 运行培训 以及管道 离线仿 真、管道设计 、管道 运行能力的估算等功能 。 Ｓ Ｐ Ｓ仿 真软件 ３ Ｏ多年 的成功经验 ， 在世 界上有众多的成功业绩 。在 国内 已经在多个石 油天然气管 等项 目上使用 。Ｓ Ｐ Ｓ拥有精确模拟 管道 设备 中 流体水 力学 和控 制系 统性 能 的手 段 ，它所提供的仿真精度 是任何 其它软件所不
和离线仿 真 （ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ）５ 个 模 块。 其 中 出管道未 来的运 行工况 ，它与实时数 据并行运 Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ 、Ｌ ｅ ａ ｋ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ和 Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｏ ｒ是 Ｓ Ｐ Ｓ模 行 ，但 时间轴是用 户设置 的未来时间。同样 预 块 中的在线产 品，在 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统实时数据 的 测软件 也可 以在预 测中设置报警 ，以提醒使用 Ｃ Ａ ＤＡ 系统在未来可能要产生的报警 支持 下， 能够实时动态的模拟管道 的运行状态 者 Ｓ Ｌ ｅ ａ ｋ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ 可 以在管道 实时运行 中进行 泄漏检 条件 预测 可 以让 用 户设置 一 些假设 的条 测 ；而 Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｏ ｒ 则可 以对 动 态管 道 的未 来运 件 ，并利用当前管道的运行数据预测 当所设条 行 状态 进 行预 测 ；Ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ 用 于培 训 管道 系统 件 发生时管道的运行 。例如可 以设置断流或断 操作 人员 ，它可 以模 拟真实的 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 系统运 气、管道 中某点泄漏、某阀 门关断等等 。通过 行状态 ，使 操作员在模拟的环境下学 习如何操 预 测计算我们可以看到故障发生后管道的运行 作 管理 管 道系 统 ；Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ 是其 它 四个 模块 状 态、存活时间 ，使用者可 以根据预测结果制 的基础 ，用于 管道 离线仿真、管道设计 、管道 定相 应的抢 修预 案。 运行 能力 的估 算等。 ２ ． ４ 离线仿 真 （ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ） ２ ． １实时在 线仿真 （ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ） 离 线分析 是管 道某 一 时间点 静态 平衡 下 Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ 通过 Ｏ Ｐ Ｃ接 口将 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 系统 的分析计算 。使用者可 以将某一点的数据输入 数据 实时地输入仿 真系统 ，并根据 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 数 仿真系统 ，计算管道在该 时间点 的管存 、各点 据动态 的模 拟管道运行工况 ，与实 际管道 并行 压 力 、流量数据等 。用户需要增大或减少流量 时 ，也可 以通过离线计算查看更 改是否 合理 ， 运行 ，计算管道 中各点的压力 、流量 、浓度 、 管道储气量等其他参 数，实现实时在线仿真。 会不会超出管道的负荷能力。 在 管道运 行过 程 中用户 流量 的变 化会导 ２ ． ２ 泄 漏检 测 （ Ｌ ｅ ａ ｋ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ） 致管道压力变化 。使用者可 以利用离 线系统计 算 当管道负荷 已经很大 的情况下是否还允许用 Ｌ ｅ ａ ｋ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ 在模 型和数 据精确 的基 础上 能 户加大用量 ，或者为保证某些重要用户 的使用 够准确地监 测管道运 行并检测流体泄漏。 可 以适当减少周围哪些用户的使用。 与其 它数 据配 合 ，瞬 态仿 真 系统使 用压 力和 流量 的测量值 ，通过推算流人流 出的质量 ２ ． ５建立仿真 系统 损 失来探测泄漏。在稳态下有其它更有 效可靠 Ｓ Ｐ Ｓ仿 真软 件 拥有 的 强大 的二 次开 发 能 的方法 ， 泄 漏的探 测和 定位是 很 简单 的。每 英 里摩 察压 力差随流速的平方增加 ，泄漏 的流 力 ，确保用户能够根据具 体工程条件 以及功能 量加上 管线中的流量改变 了压力梯度 ，足 以被 要求 ，建立实用的仿真系统。 Ｓ Ｐ Ｓ仿 真软件提 供 的 ＡＤＬ开发环 境使得 探测 到。 在 真实管 线 中出现 泄漏时 ，Ｓ Ｃ ＡＤ Ａ报告 在不改变基本的核心仿真软件 的前提 下，设置 的压力 和流量 与泄漏处的流 出量相一致 （ 在其 仿真逻辑 ，或者控制仿真过程 。使用者 可以根 本身 的不确 定性 范围内）。在实 时状态预估 中， 据需要开发 自己的应用程序 、可选择多种数学 泄漏 点没有 流出量 ，达 到同调 整过 的 Ｓ Ｃ ＡＤ Ａ 函数、选择不同热力学模型 ，以满足仿真过程 数 据相 应 的水力 学可 能 的状 态预估 的 唯一方 中的各种需要 ；可 以按照现场实 际情况提前定 法， 是在这些诊断流处允许流体离开仿真系统 ， 义 阀 门、压缩机 、泵等设备在指定情况下的开 从 而留下 “ 纸迹 ”用来作详 细分析。 启和 停止 。Ｓ Ｐ Ｓ还 可模 拟在某 些危 险情 况 下 ， Ｌ ｅ ａ ｋ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ由 Ｓ Ｐ Ｓ在 线 仿 真 （ Ｓ ｔ ￣ ｅ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ ） 自动开启某些阀 门或停止某些设备等工 况。定 和 泄露分析 器 （ Ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ ） 组 成 ，建 立 了 义的变量可 以表示为仿真数据 的函数 ，它们 的 及 时 准确 地 泄 漏 检 测 系 统 。Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｌ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ 使 用 值 可用于报告、结果显示 、或传递给第三方 的 Ｓ Ｃ ＡＤ Ａ 系 统 实时 数 据 跟 踪模 拟 管 道 动 态运 应用或系统 。Ｓ Ｐ Ｓ的仿 真模拟曲线会立 即反映 行 状 态 ，当 Ｓ ＣＡＤ Ａ实 时数 据 出 现异 常 时， 出因某个参数变化后系统压力 、流量等参数 的 Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｄ ｅ ｒ 将 会告 知 Ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ ，它 是 泄漏 变化趋势。 检 测的数 据基础 。Ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ 详细检 查这 些 Ｓ Ｐ Ｓ 仿真系统在上海天然气管网 中实现 异 常数 据 ，并分 析是 否为 流 体泄 漏。如 果泄 ３ 的 主 要 功 能 露检测 系统 发现了一个泄漏点 ，它将立刻发 出 警 报并 显示 泄漏 地 点、泄 漏 时间 、泄 漏 速度 针对 上海 天然 气管 网的实 际情 况 以及所 和 泄漏 流体 总量 。��

SPS管道仿真系统介绍SPS管道仿真系统介绍Stoner Pipeline Simulator (SPS)是德国GL集团公司的管道仿真系统。

SPS是世界领先的单相流动态模拟软件，能够实现长输管道的离/在线瞬态模拟计算、泄漏检测、批次管理（批次跟踪、界⾯检测）等，可⽤来辅助解决管道的运⾏技术问题，包括瞬态⽔⼒、热⼒分析、控制系统设计及管道运⾏控制等，可模拟各类管道元件如机泵阀、控制元件、热⼒元件及各种仪表检测元件。

SPS⾼级瞬态模拟仿真软件功能特点包括：模拟范围：管道配置不限；单相流，批次输送或混合输送管道（⾮多相流）；可模拟液柱分离及⽓化；交互式或批⽂件模拟；图形⼈机建模界⾯；多种初始⼯况供选择。

⼀、SPS的特点和功能单⼀或混合的多种介质：能够模拟单⼀的流体介质，单相的多种混合流体介质。

体积,热值,组分跟踪以及进⾏成品油界⾯跟踪：能够对⽓体在管道内各点进⾏组分,热值等跟踪分析。

能够进⾏成品油不同油品间的界⾯跟踪。

热⼒模型：能够模拟等温模型，绝热模型和温变模型。

理论模拟：能够在现场设备和模拟设备建⽴相应的连接，以达到与现场相⼀致。

标准的管道设备：不同类型的管道设备运⽤，例如管线，转动设备，截断阀和⽌回阀，感应器，流量计，PID 控制和控制阀等。

单位的处理：拥有公制和英制两种单位，另外可以⾃⼰定义单位。

重新启动的能⼒：能够在给定的状态下，重新模拟运⾏，并且接受不同的控制⽅法，不⽤做重复的⼯作。

数据输⼊捷径：使⽤⼀些缺省的字符串和命令，达到简单操作的⽬的。

强⼤的逻辑控制语⾔：在INTRAN⽂件中使⽤特殊的语⾔来做为逻辑控制。

这种语⾔有很好的弹性可以⽤来模拟RTU逻辑或现场的硬件控制。

⼆、SPS仿真软件－模块架构三、SPS典型应⽤：管道启/停输程序分析；运⾏稳定性分析；泵机组运⾏计划分析；各种运⾏⽅案的经济研究；批次跟踪研究；⽔击泄放系统优化和控制；连锁控制系统逻辑设计；运⾏预测管理；事故隐患分析及应对策略评估；培训管道操作⼈员；预测管道泄漏对环境的影响；研究批次、部分分输或油品掺混效果；管道系统的温升研究；管道破裂事故研究。

目录第一章简介 (1)一、热分析的目的 (1)二、ANSYS的热分析 (1)三、A N S Y S热分析分类 (1)四、耦合分析 (1)第二章基础知识 (2)一、符号与单位 (2)二、传热学经典理论回顾 (2)三、热传递的方式 (3)四、稳态传热 (3)五、瞬态传热 (4)六、线性与非线性 (4)七、边界条件、初始条件 (4)八、热分析误差估计 (4)第三章稳态传热分析 (5)一、稳态传热的定义 (5)二、热分析的单元 (5)三、A N S Y S稳态热分析的基本过程 (5)实例1 (9)实例2 (12)第四章瞬态传热分析 (20)一、瞬态传热分析的定义 (20)二、瞬态热分析的单元及命令 (20)三、ANSYS瞬态热分析的主要步骤 (20)四、建模 (20)五、加载求解 (21)六、后处理 (23)七、相变问题 (23)实例1 (24)实例2 (25)第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析∙在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

∙ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。

∙ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。

此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类∙稳态传热：系统的温度场不随时间变化∙瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析∙热－结构耦合∙热－流体耦合∙热－电耦合∙热－磁耦合∙热－电－磁－结构耦合等第二章 基础知识一、符号与单位W/m 2-℃ 3二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律:●对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PE KE U W Q ∆+∆+∆=-式中: Q —— 热量;W —— 作功;∆U ——系统内能; ∆U ∆KE ——系统动能； ∆PE ——系统势能；● 对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ∆∆； ● 通常考虑没有做功：0=W , 则：U Q ∆=；●对于稳态热分析：0=∆=U Q ，即流入系统的热量等于流出的热量；●对于瞬态热分析：dtdUq =，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

体 描述 如下 ：
次 迭代 流量 ｑ， 如果 不满 足计 算精 度要 求 ， 继续 迭代 计算 ， 直到第 ｉ ＋１次 的 ｇ 与 ｑ 的差 满 足计 算 精度 …
要求。
２ 中压管 网在线动态仿真 的关键技术
中压燃 气管 网的 在线 仿 真 以管 网 Ｓ Ａ Ａ系 统 ＣＤ
故障进行在线预测和分析。
２ １ 数 据 口与数 据传输 ．
（ ） 于 Ａ Ｏ的数据 库访 问技 术 １基 Ｄ Ａ Ｏ是 基 于 Ｏ Ｅ Ｄ 的 应 用 级 编 程 接 口 Ｄ Ｌ Ｂ …。
Ａ Ｏ数 据库 技 术具 有 访 问 速 度 快 、 Ｄ 方便 使 用 、 内存
支 出少 和使 用 网络 流量 少 等 方 面 的 优 点 ， 利 于 提 有
不 平衡 现象 严重 ， 不稳 定流 。 中压管 网结构 复杂 ， 为 节 点 和管 网数量 大 ， 以采 用 高 压管 网不 稳 定 流方 难
法仿 真 ， 文采 用 适 用 大型 复 杂 中压 管 网 的稳 定 流 本 法进 行 动态仿 真 ， 用不 均 匀 时 间 间 隔划 分 计 算 时 采 间段 Ｊ将 高 峰 时 刻 的 计 算 时 间段 划 短 ， 很 短 的 ， 在 时 间段 内实现 流量 供需平 衡 。模 型需 同时满 足节 点 流量平 衡 方程 、 管段 压 降方程 和环 能 量方 程 一］具 ，
不关 联 ； Ｇ为 由元 素 １ ｇ组 成 的 节 点 对 角 矩 阵 ； Ｐ 为节 点压力 平 方 的 向量 ； Ｑ为 节点 计 算 流量 向量 ； ｑ
为管 段计算 流 量 向量 ； Ｐ为管段 起 点压 力平 方与 终 ｚ ｉ
１ 数学模型
１ １ 动态仿 真模 型 ．
点压 力 平 方差 的 向量 ， 映管 网 的压 降 ； 为 Ａ矩 反 阵 的转 置矩阵 。 方程 组 （ ） ２ 的迭 代求 解 步 骤 ： 一 步 ， 每条 管 第 设 段 的初 流 量 ｑ； 二 步 ， 据 管 网拓 扑 结 构 得 到 关 。第 根

Portunus软件介绍仿真任务一般被分为元件级和系统级分析。

元件级设计工具通常被用于特殊需要，系统仿真包可以被普遍应用。

现代仿真任务已远远超出单个个体元件行为的研究。

Portunus支持不同物理领域的系统级仿真。

Portunus是一款从电子驱动到旋转电机到大型负载的完全机电系统专业仿真软件。

应用范围从驱动系统和功率开关电源的仿真到电子元件的热研究。

一、 强大的仿真器Portunus®有多种描述类型（包括网络、图表、state machine），因此非常适合电气、机械和热系统的仿真。

两种求解器（模拟和数字）保证了在保持较好的交互性的同时可以使用不同的描述方法。

对于一个完整的研究系统，允许不同的分析方法：时域和频域仿真、稳态和运行点计算。

新版本中增加了可变时间步仿真。

多种全面有效系统建模方法二、 友好的用户图象界面• 库管理• 向导技术• 动画摄制功能• 参数化功能三、 建模灵活性• 网络、图表、state machine网络图表State machine • SPICE / VHDL-AMS• 子表建模四、 全面完整的模型库• 标准库：包括源、时间函数、无源元件、半导体器件、开关和继电器、数学模块、特征元件、state machine、电气设备、测量设备、机械模块。

• SPICE库：包括二极管、BJT、MOSFET、JFET、MESFET和传输线。

• 热学库：包括热源、传热方式、热容、测量模型、电热模型和联合模型。

• 电力电子库：提供了包括各种AC/AC、DC/DC、DC/AC、AC/DC和各种辅助模型。

五、 多领域多物理仿真由于Portunus®自带最综合的元件库并且可以在同一个仿真表中进行联合仿真，因此Portunus®轻松实现了多领域交互仿真。

具体的交互方式见下图：六、 软件数据交换作为CEDRAT软件解决方案的一部分，Portunus®允许下面类型的数据交换：• Motor-CAD®电机热数据的直接导入• InCa3D®电路仿真中电缆影响的结合• Portunus®可以将结果导出到Excel®, Matlab® 或Origin，创建CSV 或Matlab格式文件。

电气工程中的电力系统仿真和模拟在电气工程领域中，电力系统仿真和模拟是一项重要的技术手段，用于对电力系统的运行、稳定性和安全性进行分析和优化。

通过电力系统仿真和模拟，工程师可以预测各种电力系统的运行状态，并进行系统级别的优化。

本文将介绍电力系统仿真和模拟的原理、方法和应用。

一、电力系统仿真的原理和方法在电力系统仿真中，工程师可以通过建立电力系统的数学模型，在计算机上进行系统运行的模拟和分析。

电力系统的数学模型通常由节点电压、相角、电流等参数组成，可以利用潮流计算方法、电压稳定性分析方法和暂态稳定性分析方法等进行仿真。

1. 潮流计算方法潮流计算是电力系统仿真中最基本的方法，用于计算电力系统中各节点的电压、相角和电流等参数。

通过潮流计算，可以确定系统中各节点的电气量的分布和变化情况，为电力系统的调度和运行提供依据。

2. 电压稳定性分析方法电压稳定性分析是评估电力系统稳定运行状况的关键手段之一。

通过对电力系统中各节点的电压稳定性进行分析，可以判断系统是否存在电压崩溃、电压振荡等问题。

在电压稳定性分析中，常用的方法包括动态等效方法、定常稳定电压方程等。

3. 暂态稳定性分析方法暂态稳定性分析用于研究电力系统在系统扰动或故障发生后的暂态响应。

通过对电力系统进行暂态稳定性分析，可以评估系统对扰动和故障的响应能力，为电力系统的保护和控制提供依据。

常用的暂态稳定性分析方法包括直接暂态稳定性分析和间接暂态稳定性分析。

二、电力系统仿真的应用电力系统仿真在电气工程中有着广泛的应用，涉及电力系统规划、运行、控制等各个方面。

1. 电力系统规划电力系统规划需要对不同电力系统方案进行评估和比较。

通过仿真模拟，可以对电力系统的扩容、变压器的选型、输电线路的规划等进行优化和论证，为电力系统的规划提供科学依据。

2. 电力系统运行在电力系统的日常运行中，仿真可以帮助工程师了解系统的运行状态和性能，并进行故障分析和在线监测。

通过仿真分析，可以及时发现潜在问题，并采取相应的措施，保证电力系统的安全和稳定运行。

空调冷热源系统综合虚拟仿真实验认识实习目的一、实验目的本实验通过人机交互.虚拟操作，学习空调系统构成及工作原理、设计方法等方面重要知识点，并完成相关操作和考核，熟悉并掌握以冷水机组加锅炉为冷热源和多联机（热泵)为冷热源的典型中央空调系统总的构成和冷热媒输送循环流程、工作原理、设计方法，掌握一次回风全空气处理方式、风机盘管加独立新风处理方式等典型系统的组成、设备技术特点和工作原理、基本调节原理和设计方法.构建系统化的暖通空调专业知识体系，实现暖通空调专业设计能力培养目标。

二、实验内容实验分为5部分内容，即制冷机房、锅炉房、一次回风空调系统、风机盘管加新风空调系统、多联机系统。

每部分均包含实验操作和实验考核。

具体操作和考核内容详见实验。

三、实验步骤实验的5部分内容各自独立，可以自行调整先后顺序，但每一部分中的子项内容有一定的先后承接顺序。

建议实验按照主界面项目和子项目菜单列出的顺序依次进行。

每部分内容完成后均有考核题，全部实验操作和考核完成后，点击结束实验，系统将评定实验得分，然后提交实验报告，则完成全部实验。

实验主要步骤如下:1、进入展览馆，察看整个暖通空调系统（虚拟场景、3D模式、CAD图纸)2、理解制冷机房设计原则，查找相关规范（实验课后引申)(虚拟场景、CAD 图纸)3、进入制冷机房，察看辨认冷冻水系统、冷却水系统、水处理系统所有设备及其连接关系（虚拟场景、3D模式、CAD图纸)4、识别制冷机房冷冻水系统、冷却水系统、水处理系统所有设备，指出设备名称（虚拟场景、3D模式)5、调节总系统阀门，至夏季供冷空调工况（虚拟场景、3D模式)6、调节总系统阀门，至冬季供热空调工况（虚拟场景、3D模式)完成考核题7、进入锅炉房，察看认识所有设备（虚拟场景、3D模式、CAD 图纸)8、操作并指出设计冷热共用水泵的设计措施（虚拟场景、3D模式、CAD 图纸)考核9、进入二层一次回风系统空调区域，并进入空调机房察看所有设备(虚拟场景、3D模式、CAD 图纸>10、设计布置空调机组各功能段（虚拟场景、CAD图纸)11、操作转换一次回风系统的回风管道三种模式:即，回风、过渡季节排风、事故排烟（虚拟场景、CAD图纸>完成考核题12、进入二层办公区域风机盘管加新风系统空调区域，察看所有设备和连接方式(虚拟场景、3D模式、CAD 图纸)13、假定夏季冷负荷增大或减小偏离设计值时，模拟使室内温度回到设计范围内系统的水量操作原理（虚拟场景、3D模式)1、察看多联机系统构成及设备（虚拟场景、3D模式、CAD 图纸)16、操作理解调节多联机系统调节原理提交实验报告四、操作说明1、支持环境1.1硬件实验对硬件要求如下配件配置需求（最低)处理器: Intel 2GHz及以上内存: 2GB及以上硬盘空间:40G显卡:分辨率1024x768像素及以上网络:1000Mbps 以太网卡显示器: 14英寸以上网速:1M以上配件配置需求（推荐)处理器: Intel 3.6GHz.内存:8GB硬盘空间:8OG显卡:分辨率1920+1080网络:1000Mbps 以太网卡显示器:15英寸以上网速:8M1.3网络条件要求1）说明客户端到服务器的带宽要求（需提供测试带宽服务)( 1〉基于公有云服务器部署的系统，5M-1OM带宽;(2）基于局域网服务器部署的系统，10M-5OM带宽;2）说明能够提供的并发相应数量（需提供在线排队提示服务)支持100个学生同时在线并发访问和请求，如果单个实验被占用，则提示后面进行在线等待，等待前面一个实验结束后进入。

3 系统运行所需硬件
最少的用户数和最大用户数？ 根据用户需要及合同进行定制，没有特别限制。 服务器、客户端和单机运行 GSE 软件时，所需的计算机硬件环境，是否随 GSE 软件一同提供？ 使用通用 PC 机和服务器即可， GSE 将建议最小配置。
4 系统组态方式
GSE 软件交货时，是否有已经组态好的仿真系统随软件提供？ GSE 的 JADE 图形化工具中，都有相关样例提供，以供参考。 如何针对一个新的工艺过程，从头构建并运行在 GSE 上的用户仿真程序？ GSE 将提供相应的使用培训服务，帮助客户学习掌握相关工具。 另外软件工具的详细使用手册也将随软件工具一同提供。

电源、接地和接线等功能块 电磁继电器、开/关触点等 状态指示灯 延时继电器
仿真子程序库 除了上文中列举的 JADE 图形化功能块之外， GSE 还提供了专门的仿真子程 序库。该子程序库基于 GSE 多年的项目开发经验汇集而成，涵盖了数据转 换、设备执行机构、逻辑/模拟控制、热工属性计算等诸多领域，并已在多个 项目中得到了应用和验证。 该子程序库的主要功能包括： 常用控制器：包括常用的 PI/PID 控制器、传递函数，Bailey Foxboro 等厂商的传统控制器，以及常用的逻辑控制器等 设备执行模块：包括电机、泵、气动阀、电磁阀、逆止阀等常见执 行机构的模块 热工设备模块：包括锅炉、热交换器、汽机轴承温度等热力性质计 算 信号数据转换模块：包括单位转变、I/O 转换等功能 用户可在自己编写的代码中调用这些现成的模块，迅速实现仿真系统的构 建。 构建自己的仿真程序时怎样调用 GSE 提供的功能块？ 如果用户在 SimExec 的环境下构建自己的仿真程序，则可直接使用 Fortran 的 Call 语句调用。 如果用户使用外部的仿真程序，则需要 TCP/IP 或 OPC 等通信协议，与 GSE 的软件模块进行通信。 GSE 也提供了相应的 API 帮助实现上述功能。

DEFORM™具有如下突出特色：
——模拟范围广：材料流动，锻造负荷，模具应力，晶粒流动，缺陷成因等
——适用工艺广：（a）冷、热、温过程；（b）锻造，拉拔，挤压，镦头，镦粗，轧制，摆辗，机加工车削，冲切等；（c）正火，退火，淬火，回火，时效，渗碳，蠕变，硬化等
——适用设备多：液压锻机，锻锤，摩擦压力机，机械压力机，轧机，摆辗机等
其它
—— DEFORM软件持续升级，并支持定期培训。
——定期举行DEFORM用户会。
——输出结果包括图形、原始数据、硬拷贝和动画。
—— HTML格式的在线帮助(web browser)。
—— SFTC为DEFORM材料数据库提供了146种材料的宝贵数据。
DEFORM是国际上最著名的2D/3D成形加工和热处理工艺模拟分析软件，专为生产实际应用而设计开发，使用起来特别简便。保证用户缩短设计、生产周期，优化最佳工艺，提高生产率。
DEFORM -HT主旨在于帮助设计人员在制造周期的早期能够检查、了解和修正潜在的问题或缺陷。
DEFORM–HT图形用户界面(GUI)非常便于输入工艺参数、几何数据、材料性能、热性能、扩散和材料金相组织数据。DEFORM-HT能够模拟复杂的材料流动特性，自动进行网格重划和插值处理。除了变形过程模拟外，还能够考虑材料相变、含碳量、体积变化和相变引起的潜热。马氏体体积分数,残留奥氏体百分比,残余应力,热处理变形和硬度等一系列相变引发的参数变量。能够模拟的热处理工艺类型：正火、退火、淬火、回火、时效处理、渗碳，希望的金相组织临界点和最终产品的机械性能。
——具有2D切片功能，可以显示工件或模具剖面结果。
——程序具有多联变形体处理能力，能够分析多个塑性工件和组合模具应力。
——后处理中的镜面反射功能，为用户提供了高效处理具有对称面或周期对称面的机会，并且可以在后处理中显示整个模型。

管网仿真系统技术方案天然气管网运营公司在日常的生产调度管理过程中,越来越深刻地意识到管网运行安全和用户用气量预测的重要性。

他们希望有一种软件可以完全准确地模拟管网实际的运行状态,使操作员不仅可以得到SCADA实时数据还可以通过模拟软件知道实时数据的正确性。

在进一步的使用过程中,调度人员还希望这种仿真软件能够对管网未来的状态进行预测，以使操作员提前了解管网的运行，制定调度计划或避免故障发生。

针对天然气管网的实际情况我们选择了GL公司的管网仿真软件。

GL公司的软件可以提供综合有效的管网模拟软件系统，客户可以根据不同的要求选择不同的模块，模拟软件具有可扩展能力，能够适应管线未来的项目扩展。

GL公司的SPS可以实现管网的离线和在线仿真，Forecast可以进行管网的负荷预测。

一、SPSSPS软件家族包括管道的实时在线仿真（Statefinder）、泄露检测（Leakfinder）、实时状态预测（Predictor）、操作员培训系统（Trainer）和离线仿真（Simulator）5个软件。

其中Statefinder、Leakfinder和Predictor是SPS软件中的在线产品，它们的运行需要SCADA系统实时数据的支持，能够实时动态的模拟管网的运行状态。

Leakfinder可以在管网实时运行中进行泄漏检测，而Predictor则可以对动态管网的未来运行状态进行预测。

Trainer用于培训管网系统操作人员，它可以模拟真实的SCADA系统运行状态，使操作员在模拟的环境下学习如何操作管理管网系统.Simulator是其它四个软件模块的基础，用于管道离线仿真、管道设计、管道运行能力的估算等。

众所周知，SPS/仿真器拥有精确模拟管道设备中流体液力学和全部控制系统性能（非理想化）的手段，它所提供的仿真精度是任何其它软件所不能比拟的。

SPS拥有的强大的二次开发能力,是其他同等软件所不具备的。

它提供的ADL开发环境使得在不改变基本的核心仿真软件的前提下，可以设置与基本仿真同时运行的应用,或者控制仿真过程。

何模型实体上。
超大规模的辐射模型。 个分析一次完成。
高分析效率
由于采用了高度自动的、集成的 求解流程，不需要额外的输入文 件，整个分析一次完成
对于装配分析，TMG提供 了强大的工具，可以连结
不同部件或组件的不匹
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I-deas NX 系列
可以直接获得承载结构模型的热分析结果，并可以映射到不同的网格上，这些特点 加上多种接口和客户化选项使得TMG热分析成为各种工程环境的理想解决方案。 综合的热分析建模工具 热问题是一个复杂的对流或辐射效应问题，所以在机械和电子系统中通常是很难发 现和解决，TMG提供了一个用于确定这些效应的广泛的工具，它的先进仿真模拟技 术可以快速准确地获得结果。 传导 TMG热分析采用保守的、基于单元控制体积算法来对任意的、非结构网格获得精确 的传导和热容项，这项拥有专利的算法是基于限制在边界上的和几何形心的计算点 的单元温度函数，导出的求解矩阵非常精确、稳定，并和有限差分求解器如Sinda完 全兼容，这种方法也支持用户计算的传导项直接插入和用户子程序得到的求解矩阵 运算。
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I-deas NX 系列
热/流耦合 你可以精确地模拟共轭传热问题中的强迫或自然对流。TMG的管流模块可以快速、 方便地模拟一维网络，而I-deas中电子系统冷却(ESC)提供了模拟3D复杂流动系统的 CFD功能，其中的热耦合工具能将流动模型和TMG模型耦合在一起，即使是不一致 的网格，并根据耦合计算结果得到对流换热系数。 焦耳热 TMG可以模拟焦耳热效应，电流密度是根据电压边界条件和电阻率来计算的，电特 性可以随温度变化并且与热模型完全耦合。 模型缩减 可以使用模型简化工具在求解之前简化或调整热模型矩阵，包括单元去激活、传导 减薄、单元合并和模型子结构等，对于较大规模的辐射模型，可以采用一种基于单 元簇的自动匹配算法在保证精度前提下对求解矩阵进行有效缩减。 模型管理 TMG提供了一套模型管理的综合工具，包括：