Name: Estudo Comparativo de Simulação de Aumento de Temperatura na Unidade Principal do Anel (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-05T13:10:00.000+00:00
Duration: 4 min 35 s
Description: Explore a análise comparativa de simulação de elevação de temperatura em equipamentos elétricos usando métodos de elementos finitos. Este estudo computacional melhora a precisão das previsões térmicas e valida resultados experimentais.

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1. Modelo
NOTA: Devido à estrutura complexa da unidade principal do anel (Figura 1A), um software de design on-line foi escolhido para simplificar a operação da unidade principal do anel.
<ol><li>Simplificação da modelagem<ol><li>Simplifique parcialmente o modelo, preservando a seção da caixa de ar da RMU enquanto remove ou simplifica outros componentes, como eixos isolantes, parafusos de fixação, porcas, componentes de vedação e suportes de suporte de pressão. A versão simplificada é mostrada na (Figura 1B).<ol><li>No processo de simplificação da unidade principal de anel tipo 630A, remova o eixo isolado que conecta a sala do disjuntor com a caixa de instrumentos e muitos parafusos e porcas fixos. Retire as peças de vedação e o suporte de retenção de pressão e conecte os contatos estáticos da viga estática isolada com o barramento do ramal inferior sob a premissa de garantir que toda a configuração tenha a mesma corrente condutora e apenas o disjuntor a vácuo, a placa de fixação do disjuntor e os contatos estáticos e o disjuntor a vácuo sejam retidos.</li>
			<li>Guarde apenas o disjuntor a vácuo, a placa de fixação do disjuntor, o contato estático e a placa de bloqueio do disjuntor a vácuo. No geral, remova os parafusos e juntas do modelo, preencha os orifícios após remover os parafusos com sólidos, reduza o número de peças de malha e otimize as formas irregulares das peças. Remova os instrumentos para operação do painel, placas de montagem, suportes e outras peças operacionais, como caixas de instrumentos, que não afetam o processo de simulação de aumento de temperatura.</li>
			<li>A remoção dos mancais isolados de alguns componentes pode ser desconsiderada na simulação, pois tem pouco efeito nos resultados da simulação. Além disso, as chaves de aterramento que não afetam o uso do equipamento durante a operação normal as removem e mantêm a sala do disjuntor para simulação.</li>
		</ol></li>
		<li>Para excluir qualquer seção, basta selecioná-la e clicar na opção Excluir .</li>
	</ol></li>
</ol>2. Solução de campo parasita
<ol><li>Configurações de pré-processamento NOTA: A emulação de campo de corrente parasita é a base para realizar a solução de campo de temperatura, que requer a análise subsequente da fonte de calor resolvida como uma carga no campo de temperatura.<ol><li>Consulte a documentação do equipamento da unidade principal em anel e os manuais relevantes para obter informações sobre as propriedades físicas e parâmetros de cada componente da unidade principal em anel. Defina os atributos físicos e parâmetros dos componentes da unidade principal do anel em Maxwell com base nas informações obtidas, conforme detalhado na Tabela 1.</li>
		<li>Defina a corrente de carga de campo da corrente parasita em 630 A com uma frequência de 50 Hz. No software Maxwell, selecione Um lado dos braços de saída superior e inferior, entre no módulo de excitação e defina a magnitude da corrente para 630 A. Na seção de configurações da solução, escolha uma frequência de 50 Hz. NOTA: No circuito condutor de uma unidade principal em anel, o caminho formado por todos os componentes do braço de saída superior ao braço de saída inferior é conhecido como sequência de fases. Portanto, neste artigo, as fases A, B e C são organizadas da esquerda para a direita.</li>
		<li>Os parâmetros do material dos componentes da unidade principal do anel são mostrados na Tabela 2.</li>
		<li>Direcione a corrente através dos braços de linha de saída, conexões flexíveis, barramentos, disjuntores, barramentos de suporte de contato estático e barramentos de derivação para cada fase. O objetivo é realizar um caminho de corrente que permita que os componentes completem a carga.</li>
		<li>Utilize a malha adaptativa de Maxwell para completar o controle de grade para o modelo. Use o método de particionamento de malha adaptável Maxwell para componentes maiores e o refinamento de malha local para componentes internos menores. NOTA: Maxwell pode melhorar continuamente a precisão da grade durante o processo de resolução, eliminando a necessidade de clicar em Operações de malha para particionamento de malha adicional.</li>
		<li>Defina o tamanho da etapa da solução. Clique em Análise na árvore do modelo, abra as configurações da Etapa de resolução e defina o Número máximo de passagens como 10. Mantenha outras configurações em seus valores padrão sem fazer alterações.</li>
	</ol></li>
	<li>Princípio do cálculo de campo de correntes parasitas 15,16.<ol><li>Use a primeira equação de Maxwell, que descreve a ação da carga na geração de um campo elétrico17. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) onde ρ representa a densidade de carga; ε0 representa a constante dielétrica do vácuo.</li>
		<li>Use a segunda equação de Maxwell, que descreve a relação entre um campo magnético variável e um campo elétrico e o efeito de um campo magnético no movimento de uma carga. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq02.jpg" style="margin: auto;">(2) onde <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq03.jpg" style="margin: auto;"> representa a intensidade do campo magnético. Esta equação descreve que um campo magnético variável produz um campo elétrico de vórtice, ou seja, o spin do campo elétrico do vórtice é igual ao negativo da taxa de variação do campo magnético com o tempo.</li>
		<li>Use a terceira equação de Maxwell, que descreve o efeito da carga magnética na produção de um campo magnético. <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq04.jpg" style="margin: auto;">(3) Esta equação descreve o campo magnético produzido por uma carga magnética como sendo passivo, ou seja, não há monopolos no campo magnético.</li>
		<li>Use a quarta equação de Maxwell, que descreve a relação entre um campo elétrico variável e um campo magnético e o efeito de uma corrente elétrica em um campo magnético. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq05.jpg" style="margin: auto;">(4) onde <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq06.jpg" style="margin: auto;"> representa a densidade de corrente e μ0 representa a permeabilidade ao vácuo. Esta equação descreve que um campo elétrico variável produz um campo magnético de vórtice, ou seja, o spin do campo magnético do vórtice é igual à soma da densidade de corrente e da taxa de variação do campo elétrico com o tempo.</li>
		<li>Com base nas equações acima, use o Maxwell 3D usando o módulo solucionador de correntes parasitas para resolver a perda ôhmica gerada pelo circuito condutor na RMU, que fornece uma fonte de calor para a análise de simulação térmica subsequente. Sua expressão matemática é dada como18 <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq07.jpg" style="margin: auto;">(5) onde σ denota a condutividade do material do loop condutor; J é a densidade de corrente no loop.</li>
	</ol></li>
	<li>Resultados do cálculo<ol><li>Clique na opção Maxwell 3D na interface e abra a verificação de validação para revisar todas as configurações em busca de erros. Se não houver erros, clique em Analisar tudo para iniciar o processo de resolução.</li>
		<li>Utilize a calculadora de pós-processamento de Maxwell para calcular e representar graficamente as perdas ôhmicas no campo de correntes parasitas da unidade principal do anel, conforme mostrado na Tabela 3.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Solução de campo de temperatura
NOTA: Para fins comparativos, divida o campo de temperatura em Icepak e térmico de estado estacionário. Configure e resolva cada um separadamente para obter uma análise comparativa.
<ol><li>Configuração do modelo Icepak<ol><li>Defina as propriedades do material da seguinte forma: designe todos os materiais sólidos do circuito como-Pure, com superfícies usando superfície polida com. Para os componentes do painel, selecione o material Aluminum6061-T6 , com um revestimento de superfície de superfície Paint-AL com uma emissividade de 0,35. Consulte a Tabela 4 para obter detalhes. Clique com o botão direito do mouse no componente selecionado, clique em Editar e vá para Propriedades para definir o material para a superfície e os materiais sólidos.</li>
		<li>Selecione o modelo e clique em Definir no menu Editar e, em seguida, escolha Nível de malha multinível para ajustar as configurações de malha. Defina o gabinete externo para um nível de malha de 2 e todos os limites para um nível de malha de 2. Para todos os outros componentes, defina o nível de malha como 3. Por fim, abra o controle de malha e clique em Gerar para criar a malha.</li>
		<li>Para garantir a precisão e eficiência da simulação, independentemente do tamanho da grade, é necessária a validação da independência da rede. Importe o modelo geométrico do invólucro do campo de temperatura, estabelecido usando o software de projeto para geração de malhas.</li>
		<li>Conforme ilustrado na Figura 2, as curvas de polarização dos quatro conjuntos de grade estão bem alinhadas. Com uma tensão de trabalho de 0,5 V, as densidades de corrente para os quatro conjuntos de grade são 2,357 A/cm2, 2,358 A/cm2, 2,356 A/cm2 e 2,454 A/cm2, respectivamente, com o erro entre as densidades máxima e atual sendo inferior a 1%. Para equilibrar eficiência e precisão, determine o tamanho da grade que vem a ser 987924.</li>
	</ol></li>
	<li>Configuração da solução<ol><li>Defina as direções do Gabinete do domínio da solução para Abertura.</li>
		<li>No software, selecione Etapa do problema. Em Parâmetros básicos, verifique o Modelo de radiação superfície-superfície, escolha Equação zero para Regime de fluxo turbulento, selecione a opção Gravidade para Convecção natural e defina a temperatura ambiente para 20 °C.</li>
		<li>Nas configurações de arquivo, escolha Perdas de calor volumétricas para mapeamento EM e selecione Todos os objetos mostrados para concluir as configurações de perda.</li>
	</ol></li>
	<li>Cálculo do campo de temperatura<ol><li>No icepak, aplique três equações principais de conservação de energia: equação de conservação de massa, equação de conservação de momento e equação de conservação de energia. Especificamente, use a equação de conservação do momento, que é a seguinte19: <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq08.jpg" style="margin: auto;">(6) Equação de Conservação de Energia: <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq09.jpg" style="margin: auto;">(7) Equações de conservação de massa: <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq10.jpg" style="margin: auto;">(8) Equação de transferência de energia para transferência de calor de uma fonte de calor sólida: <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq11.jpg" style="margin: auto;">(9) ρ representa a densidade do fluido; v representa o vetor velocidade do fluxo; T representa a temperatura; p é a pressão; τ é a força viscosa na superfície do micrometabólito; κ é o coeficiente de transferência de calor; Shé a fonte de calor do corpo; h é a entalpia específica do fluido e F é a força corporal do micrometabólito. NOTA: Os resultados dos cálculos do campo de temperatura são mostrados na Figura 3A e na Figura 4A.</li>
	</ol></li>
	<li>Configuração do modelo térmico de estado estacionário<ol><li>Mantenha as propriedades do material de acordo com a Tabela 3 nas configurações do material. Gere as perdas ôhmicas resultantes da análise de simulação de campo de correntes parasitas no módulo Térmico de Estado Estacionário clicando em Geração de Carga Térmica .</li>
		<li>Clique no valor da temperatura por convecção e defina-o para 20 °C, com um coeficiente de convecção de 5 (W/m²°C) aplicado às paredes internas do gabinete, componentes e gabinete externo. Aplique as configurações e gere. Defina a saída para resolver a temperatura clicando em Resolver &gt; Resultados da Saída. NOTA: O principal campo de temperatura que rege as equações no princípio de cálculo do campo de temperatura térmica em estado estacionário 20,21,22 é geralmente derivado da lei da condução de calor (lei de condução de calor de Fourier). No caso unidimensional, a equação de transferência de calor do campo de temperatura pode ser expressa como20: <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq12.jpg" style="margin: auto;">(10) Nesta equação, T representa a temperatura dentro do objeto, t é o tempo, x são as coordenadas espaciais e α é a difusividade térmica. Esta equação descreve a variação da temperatura em relação ao tempo e ao espaço, onde o lado direito expressa a relação entre a taxa de condução de calor e o gradiente de temperatura. Em um cenário tridimensional mais geral, a equação de condução de calor para o campo de temperatura pode ser expressa da seguinte forma: <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/66643/66643eq13.jpg" style="margin: auto;">(11) ρ representa a densidade do objeto, c é a capacidade térmica específica, K é a condutividade térmica e Q é o termo da fonte de calor dentro do volume. Esta equação descreve a variação do campo de temperatura, influenciada pela condução de calor, fontes de calor e capacitância térmica.</li>
		<li>Os resultados do cálculo do campo de temperatura são mostrados na Figura 3. Compare os valores de temperatura resumidos na Tabela 5 e na Tabela 6.</li>
	</ol></li>
</ol>

<meta charset="utf8"></head><body>Uma abordagem abrangente para investigar o problema de aumento de temperatura da RMU

<ol><li>Xia, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+rise+test+and+analysis+of+high+current+switchgear+in+distribution+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Engg%22%5BJournal%5D)">Temperature rise test and analysis of high current switchgear in distribution system.</a> J Engg. , 754-757 (2019).</li>
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<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromagnetic-thermal-flow+field+coupling+simulation+of+12-kV+medium-voltage+switchgear%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Comp+Packag+Manufact+Technol%22%5BJournal%5D)">Electromagnetic-thermal-flow field coupling simulation of 12-kV medium-voltage switchgear.</a> IEEE Trans Comp Packag Manufact Technol. 6 (8), 1208-1220 (2016).</li>
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<li>Sheikholeslami, M., Khalili, Z., Scardi, P., Ataollahi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+and+energy+assessment+of+photovoltaic-thermal+system+combined+with+a+reflector+supported+by+nanofluid+filter+and+a+sustainable+thermoelectric+generator%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cleaner+Prod%22%5BJournal%5D)">Environmental and energy assessment of photovoltaic-thermal system combined with a reflector supported by nanofluid filter and a sustainable thermoelectric generator.</a> J Cleaner Prod. 438, (2024).</li>
<li>Sheikholeslami, M., Khalili, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solar+photovoltaic-thermal+system+with+novel+design+of+tube+containing+eco-friendly+nanofluid%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+Ener%22%5BJournal%5D)">Solar photovoltaic-thermal system with novel design of tube containing eco-friendly nanofluid.</a> Renewable Ener. , 222(2024).</li>
<li>Sheikholeslami, M., Khalili, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+and+energy+analysis+for+photovoltaic-thermoelectric+solar+unit+in+existence+of+nanofluid+cooling+reporting+CO2+emission+reduction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Taiwan+Inst+Chem+Eng%22%5BJournal%5D)">Environmental and energy analysis for photovoltaic-thermoelectric solar unit in existence of nanofluid cooling reporting CO2 emission reduction.</a> J Taiwan Inst Chem Eng. 156, 105341(2024).</li>
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<li>Fjeld, E., Rondeel, W., Vaagsaether, K., Attar, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+heat+source+location+on+air+temperatures+in+sealed+MV+switchgear%5BTitle%5D)+AND+%22CIRED+-+24th+International+Conference+on+Electricity+Distribution%22%5BJournal%5D)">Influence of heat source location on air temperatures in sealed MV switchgear.</a> CIRED - 24th International Conference on Electricity Distribution. , 1-5 (2017).</li>
<li>Icoz, T., Arik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+weight+high+performance+thermal+management+with+advanced+heat+sinks+and+extended+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Comp+Pack+Technol%22%5BJournal%5D)">Light weight high performance thermal management with advanced heat sinks and extended surfaces.</a> IEEE Trans Comp Pack Technol. 33 (1), 161-166 (2010).</li>
<li>Steiner, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+temperature+steady-state+experiment+for+computational+radiative+heat+transfer+validation+using+COMSOL%5BTitle%5D)+AND+%22and+ANSYS.+Results+Engg%22%5BJournal%5D)">High temperature steady-state experiment for computational radiative heat transfer validation using COMSOL.</a> and ANSYS. Results Engg. 13, 100354(2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Ar</td><td>/</td><td>/</td><td>Gases convencionais</td></tr><tr><td>Alumínio</td><td>/</td><td>/</td><td>Materiais de liga</td></tr><tr><td>Cobre</td><td>/</td><td>/</td><td>Materiais de liga</td></tr><tr><td>Icepak</td><td>ANSYS company</td><td>ANSYS 2021R1</td><td>A CFD software de simulação térmica</td></tr><tr><td>Hospedagem de PC</td><td>/</td><td>CPU Intel(R) Core(TM) i5-13500F de 12ª geração</td><td>Equipamento</td></tr> <tr><td>de computador hostSolidWorks</td><td>Subsidiária da Dassault Systèmes</td><td>SolidWorks2021</td><td>Uma ferramenta de desenho de software de engenharia</td></tr><tr><td>Empresa ANSYS térmica de estado estacionário</td><td></td><td>ANSYS 2021R1</td><td>Uma ferramenta de solução de simulação térmica</td></tr></tbody></table>

estudo comparativo de simulação de aumento de temperatura na unidade principal do anel

Comparative Study of Simulation of Temperature Rise in Ring Main Unit

Com base nos dados da Tabela 3, as seguintes conclusões podem ser tiradas: As perdas gerais para as Fases A, B e C são relativamente semelhantes. Especificamente, as perdas totais para a Fase A são de 16.063 W/m³, a Fase B é de 16.12 W/m³ e a Fase C é de 19.57 W/m³. Os locais com maiores perdas podem estar nas conexões de vários componentes. Isso ocorre principalmente porque a resistência de contato e a resistência do condutor normalmente existem nesses pontos de conexão. Quando a corrente passa por essas conexões, um calor significativo é gerado, levando a um aumento da temperatura e maiores perdas nessas áreas.
Os braços de saída superior e inferior da unidade principal do anel suportam algumas perdas, especialmente ao transportar a carga principal. As perdas nos braços de saída das três fases são aproximadamente as mesmas. Isso ocorre porque essa parte da corrente é relativamente concentrada e, devido à forma regular, o valor da resistência é pequeno. Portanto, as perdas nessas partes são aproximadamente iguais.
As perdas no barramento do ramal são relativamente altas, principalmente devido às suas inúmeras curvas e à presença de seções angulares. A maior parte da corrente está concentrada na área da curva e perto dos cantos. Além da seção do disjuntor a vácuo, as perdas na parte do tubo de cobre do barramento também são relativamente altas, totalizando 22,32 W/m³, representando 40% das perdas ôhmicas totais das três fases. As perdas na parte de contato estático são relativamente pequenas em comparação com as perdas gerais.
Outros componentes, como a placa fixa do disjuntor, o defletor do disjuntor e o invólucro externo da unidade principal do anel, têm perdas menores. Por não participarem diretamente da carga, suas perdas são geradas principalmente pelos componentes internos por condução, resultando em menores valores de perda. Nos cálculos de pós-processamento, as perdas desses componentes não são particularmente detalhadas. Em resumo, as principais características da distribuição de perdas foram descritas, fornecendo informações valiosas para uma maior otimização do projeto.
Combinando os resultados da Figura 3 e da Figura 4, juntamente com a Tabela 5 e a Tabela 6, foi realizada uma comparação completa dos resultados da solução de campo de temperatura entre os módulos Icepak e Thermal Steady-state. No processo de análise, foram observadas diferenças e semelhanças entre os dois módulos.
Na faixa de temperatura de 20-31,24 °C, conforme mostrado na Figura 2A, as áreas de temperatura mais alta estão concentradas nas regiões onde o invólucro RMU entra em contato com os componentes internos. A principal razão é que essas áreas de contato normalmente servem como caminhos críticos para a condução de calor. Durante a operação, os componentes internos geram calor, que é conduzido para o invólucro através das superfícies de contato com boa condutividade térmica, causando assim um aumento da temperatura nessas regiões. Essas áreas incluem os pontos de contato do braço de linha de saída superior e as partes do braço de linha de saída inferior em contato com seu invólucro próximo, com uma faixa de temperatura de aproximadamente 24-27 °C. Comparado com a Figura 3B, a faixa de aquecimento das conchas em ambos os casos é aproximadamente a mesma, e as mudanças de temperatura se propagam dos pontos quentes para as áreas mais frias. Examinando a Figura 4A, B, as tendências gerais de temperatura em ambos os casos também são aproximadamente semelhantes. A principal fonte de aumento de temperatura é a condução de calor através do braço da linha de saída inferior, que passa pelos condutores internos e se dissipa do braço da linha de saída superior. A tendência de aquecimento está concentrada em áreas próximas ao braço inferior da linha de saída, incluindo os barramentos de ramificação de cada fase e os barramentos de suporte conectados. Além disso, a partir da observação da distribuição de temperatura nos circuitos internos na Figura 4, seja usando o Icepak ou o módulo térmico de estado estacionário para resolver, a temperatura geral da Fase B é consistentemente mais alta do que as outras duas fases. Isso sugere principalmente que a Fase B, durante o processo de carga, não apenas suporta o calor gerado pela corrente dessa fase, mas também, devido à estrutura interna excessivamente compacta da RMU, o calor produzido por cada fase não pode se dissipar prontamente. Devido à troca de calor, a temperatura da Fase B permanece mais alta do que as outras duas fases, independentemente do solucionador usado. As tendências gerais de temperatura também exibem um alto grau de semelhança, com o principal aumento de temperatura decorrente da condução de calor através do braço da linha de saída inferior e da dissipação de calor do braço da linha de saída superior. Essa tendência parece altamente consistente entre os dois módulos. Além disso, as posições dos pontos quentes nos mapas de distribuição de temperatura de ambos os módulos são altamente consistentes. Particularmente, na seção de barramento de ramificação da Fase C, ambos os solucionadores mostram a mesma temperatura mais alta e as diferenças são quase insignificantes. Isso implica que, independentemente do solucionador usado, a identificação precisa das posições de temperatura mais quentes é crucial para o gerenciamento térmico da RMU.
Em segundo lugar, pode-se ver na tabela que a mesma corrente produz a mesma perda, mas o valor da temperatura de cada componente de fase na Tabela 6 é geralmente menor do que na Tabela 5; por exemplo, o valor da temperatura do barramento de ramificação na área do ponto quente de toda a RMU é a temperatura mais alta na Tabela 6 a 30,91 °C e, por outro lado, a temperatura mais alta do barramento de ramificação na Tabela 5 é de 31,24 °C. O motivo é a lógica da solução do Icepak: a RMU como fonte de calor continuará a trocar calor e dissipar calor, e quando um fluido é definido como meio para transferência de calor, a temperatura no domínio da solução será gradualmente emitida através do meio, o que resulta em uma diminuição na temperatura. O módulo térmico de estado estacionário coloca menos ênfase na convecção de calor com o ar circundante e, em vez disso, se concentra em uma solução baseada em condução de calor. Em comparação com os modelos que levam em conta a convecção, essa abordagem resulta em uma solução de campo de temperatura menos abrangente. Consequentemente, em áreas onde a temperatura é mais alta, os pontos quentes tornam-se mais pronunciados. No processo do teste de aumento de temperatura real, além de considerar as características do próprio modelo, a transferência de calor ao mesmo tempo também considera a influência do meio de dissipação de calor, como ar, etc., na temperatura geral. Combinado com as necessidades práticas e considerações de operação experimental, a RMU como fonte de calor continua a realizar convecção e dissipação de calor; A simulação de temperatura do ICEPAK está mais alinhada com as necessidades reais. No caso em que a unidade principal do anel é usada como fonte de calor com convecção e dissipação contínua de calor, a simulação de temperatura do icepak está mais alinhada com as necessidades práticas. Pelo contrário, o módulo térmico de estado estacionário se concentra principalmente na condução de calor, que pode não ser capaz de atender às necessidades reais em alguns casos.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66643/66643fig01.jpg"> Figura 1: Modelo da unidade principal em anel. (A) Modelo geral da unidade principal do anel (B) Modelo simplificado da unidade principal do anel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66643/66643fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66643/66643fig02.jpg"> Figura 2: Curvas de polarização para quatro conjuntos de malhas. A malha adaptativa Maxwell é usada para peças maiores e o refinamento de malha local é usado para peças menores. No software de projeto, um modelo 3D simplificado do gabinete principal do anel é criado e importado para o Maxwell, e o modelo é gerado usando seu módulo Mesh. A figura representa a verificação das grades do modelo. A densidade de corrente dos quatro grupos de grades é de 2,357 A/cm2, 2,358 A/cm2, 2,356 A/cm2 e 2,354 A/cm2 sob a carga de tensão, e o erro relativo entre a densidade de corrente máxima e a densidade de corrente mínima é inferior a 1%, e para levar em consideração a eficiência e precisão dos cálculos, O número final das grades é determinado como 1169091. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66643/66643fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66643/66643fig03.jpg"> Figura 3: Modelo de análise de campo de temperatura do gabinete externo. (A) Distribuição da temperatura do invólucro com solução Icepak. (B) Distribuição da temperatura do invólucro com solução térmica em estado estacionário. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66643/66643fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66643/66643fig04.jpg"> Figura 4: Modelo de análise de campo de temperatura do circuito interno. (A) Distribuição de temperatura do circuito condutor com solução Icepak (B) Distribuição de temperatura do circuito condutor com solução térmica em estado estacionário. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66643/66643fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="3">Material</td>
			<td>Ar</td>
			<td>Chapa de aço galvanizado</td>
			<td>Cobre</td>
			<td>Alumínio</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Capacidade calorífica específica (J/(kg· K))</td>
			<td>1007</td>
			<td>500</td>
			<td>500</td>
			<td>897</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Densidade (kg/m³)</td>
			<td>1.1614</td>
			<td>8030</td>
			<td>8900</td>
			<td>2689</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Permeabilidade relativa</td>
			<td>1</td>
			<td>0.3</td>
			<td>0.9999991</td>
			<td>/</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Permeabilidade magnética relativa</td>
			<td>1</td>
			<td>2500</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Condutividade térmica (W / (m · K))</td>
			<td>0.026</td>
			<td>16</td>
			<td>386</td>
			<td>237</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Emissividade</td>
			<td>/</td>
			<td>0.65</td>
			<td>0.3</td>
			<td>0.1</td>
		</tr><tr><td colspan="3">Condutividade elétrica (S/m)</td>
			<td>/</td>
			<td>0.8</td>
			<td>5.80E+07</td>
			<td>/</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 1: Parâmetros físicos de alguns materiais na unidade principal do anel.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Componentes</td>
			<td>Permeabilidade relativa</td>
			<td>Condutividade/s</td>
			<td>Material</td>
		</tr><tr><td>Circuitos condutores de corrente (barramento, barramento de derivação, etc.)</td>
			<td>0</td>
			<td>3,00,00,000</td>
			<td>Liga de alumínio</td>
		</tr><tr><td>Disjuntor a vácuo</td>
			<td>0.9999</td>
			<td>2,00,00,000</td>
			<td>Ligas de cobre</td>
		</tr><tr><td>Corpo</td>
			<td>200</td>
			<td>11,00,000</td>
			<td>Aço estrutural</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 2: Lista de materiais para cada componente.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Perda ôhmica W/m³</td>
			<td>Um</td>
			<td>B</td>
			<td>C</td>
		</tr><tr><td>Saia deixe o braço</td>
			<td>3.78</td>
			<td>3.72</td>
			<td>3.73</td>
		</tr><tr><td>Barramento de ramificação</td>
			<td>2.1</td>
			<td>2.09</td>
			<td>2.1</td>
		</tr><tr><td>Conexão flexível</td>
			<td>1.3</td>
			<td>1.3</td>
			<td>1.3</td>
		</tr><tr><td>Disjuntor a vácuo</td>
			<td>1.023</td>
			<td>0.95</td>
			<td>0.98</td>
		</tr><tr><td>Contatos estáticos</td>
			<td>0.36</td>
			<td>0.36</td>
			<td>0.36</td>
		</tr><tr><td>barramento alimentador</td>
			<td>1.33</td>
			<td>1.35</td>
			<td>1.32</td>
		</tr><tr><td>Tubos de cobre para barramentos de ramificação</td>
			<td>6.19</td>
			<td>6.35</td>
			<td>9.78</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 3: Valores de perda ôhmica para os componentes das fases A, B e C.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Número</td>
			<td>1</td>
			<td>2</td>
		</tr><tr><td>Materia</td>
			<td>Alumínio6061-T6</td>
			<td>-Puro</td>
		</tr><tr><td>Condutividade térmica (W / m · K)</td>
			<td>167</td>
			<td>387.6</td>
		</tr><tr><td>Densidade (kg/m³)</td>
			<td>8933</td>
			<td>2700</td>
		</tr><tr><td>Capacidade calorífica específica/(kg· K)</td>
			<td>/</td>
			<td>896</td>
		</tr><tr><td>Material da superfície</td>
			<td>Superfície Paint-AL</td>
			<td>-Lustrado-superfície</td>
		</tr><tr><td>Emissividade</td>
			<td>0.35</td>
			<td>0.052</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 4: Configurações de parâmetros de material.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Ponto de monitoramento de temperatura/temperatura (°C)</td>
			<td>Um</td>
			<td>B</td>
			<td>C</td>
		</tr><tr><td>Braço de saída superior</td>
			<td>25.48</td>
			<td>25.79</td>
			<td>25.63</td>
		</tr><tr><td>Barramento principal</td>
			<td>25.93</td>
			<td>26.28</td>
			<td>26.13</td>
		</tr><tr><td>Barramento de ramificação</td>
			<td>29</td>
			<td>29.18</td>
			<td>30.01</td>
		</tr><tr><td>Tubo de cobre de barramento de ramificação</td>
			<td>31.04</td>
			<td>31.18</td>
			<td>31.24</td>
		</tr><tr><td>Braço de saída inferior</td>
			<td>26.5</td>
			<td>26.98</td>
			<td>26.92</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 5: Valores de temperatura de cada fase da unidade principal do anel sob o módulo de resolução de campo de temperatura térmica em estado estacionário.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Ponto de monitoramento de temperatura/temperatura (°C)</td>
			<td>Um</td>
			<td>B</td>
			<td>C</td>
		</tr><tr><td>Braço de saída superior</td>
			<td>23.73</td>
			<td>23.82</td>
			<td>23.81</td>
		</tr><tr><td>Barramento principal</td>
			<td>25.15</td>
			<td>25.17</td>
			<td>25.35</td>
		</tr><tr><td>Barramento de ramificação</td>
			<td>27.76</td>
			<td>28.04</td>
			<td>29.07</td>
		</tr><tr><td>Tubo de cobre de barramento de ramificação</td>
			<td>28.42</td>
			<td>29.31</td>
			<td>30.91</td>
		</tr><tr><td>Braço de saída inferior</td>
			<td>24.95</td>
			<td>24.85</td>
			<td>26.33</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 6: Valores de temperatura nos pontos de monitoramento de cada fase do gabinete do anel sob o módulo de solução de campo de temperatura Icepak

Estudo Comparativo de Simulação de Aumento de Temperatura na Unidade Principal do Anel

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