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設備爆炸
應用概況 仿真方案

應用概況

戶外(wài)通訊設備長期暴露在高溫、潮濕的運行環境中(zhōng)，元器件不斷老化，高分(fēn)子化合物(wù)受熱分(fēn)解，釋放(fàng)出易燃易爆氣體(tǐ)。若設備通風排氣不暢，上述氣體(tǐ)很容易聚集并達到一(yī)定濃度。一(yī)旦遇到火(huǒ)花，上述氣體(tǐ)就會被點燃并發生(shēng)爆炸。

氣體(tǐ)爆炸所産生(shēng)的沖擊波，會對設備結構産生(shēng)明顯沖擊。結構受沖擊後變形、損傷，乃至出現局部破壞，這将反過來對沖擊波的傳播産生(shēng)影響。對于沖擊波，可以采用網格自适應技術，精确捕捉沖擊波傳播過程中(zhōng)的壓力場和速度場的間斷，使計算網格數量保持在合理的水平。對于設備結構，可以考慮材料或結構在高速沖擊下(xià)的損傷行爲和失效準則，從而準确模拟結構的損傷和失效現象。

然而，單一(yī)求解器，隻能解決單個物(wù)理場的問題，無法同時考慮沖擊波傳播、結構變形以及沖擊波與結構的相互作用。因此，SimArk Dynamics 采用混合求解器，對空氣區域和設備結構分(fēn)别應用有限體(tǐ)積法和物(wù)質點法進行模拟。

通過對爆炸過程的模拟，用戶可以評估爆炸對關鍵設備的影響，确定是否需要對元器件或設備進行重新排布，或者在重點區域布置防護設備。該數值模拟過程可以更安全、準确、快捷地提供設計依據，從而實現對昂貴的物(wù)理試驗的部分(fēn)替代。

電源設備

仿真方案

以包含高能量密度電氣器件的電源設備爲例，考慮設備内部的混合氣體(tǐ)爆炸，采用 SimArk Dynamics 進行仿真，可以對設備在爆炸工(gōng)況下(xià)的受損情況進行準确評估。

在 SimArk Dynamics 中(zhōng)，利用有限體(tǐ)積法對空氣區域進行離(lí)散，通過物(wù)質點法對固體(tǐ)結構進行模拟；有限體(tǐ)積網格 320 萬，捕捉沖擊波造成的物(wù)理場間斷；物(wù)質點 96 萬個；考慮混合氣體(tǐ)的爆轟過程，考慮理想氣體(tǐ)狀态方程，采用鋼在常溫下(xià)的材料屬性，總計算時長爲 0.4 秒；采用顯式時間步進方法，時間步長由 CFL 數決定；采用 240 核 CPU 作并行計算。

電源設備爆炸

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