一种用于对单相油浸式变压器噪声进行预估的系统及方法与流程

技术特征：

1.一种噪声预估系统，用于对单相油浸式变压器的噪声进行预估，该系统包括：

变压器构件有限元单元，根据单相油浸式变压器的铁芯参数、绕组参数以及箱体参数，确定与固体相关的固体单元刚度矩阵K_S、阻尼矩阵C_S以及质量矩阵M_S；

流体声学有限元单元，根据箱体外部空气参数和变压器内部流体场的油体参数，建立流体声学有限元方程，而获得与流体相关的声学参数，其中将变压器内部封闭空间中的声场离散成多于一个的小声场单元；

固体和流体耦合单元，建立固体和流体的耦合接触面，以进行固体和流体之间的力传导，根据固体单元刚度矩阵K_S、阻尼矩阵C_S以及质量矩阵M_S建立耦合后的固体变压器构件有限元的动力学方程以及根据声学参数建立耦合后的流体声学方程，将所述耦合后的固体变压器构件有限元的动力学方程和耦合后的流体声学方程进行合并运算，从而建立固体和流体耦合动力方程；

测试单元，所述测试单元包括光纤加速度计、采集仪和声级计，所述测试单元安装在所述铁芯和绕组的外侧，所述光纤加速度计用于测试所述变压器构件有限元单元的铁芯、绕组以及箱体表面的振动参数，所述声级计用于测量所述箱体外部的声压级；

电磁激励模拟输入单元，在所述电磁激励模拟输入单元中施加固体结构多种谐波分量的激励向量；

数据修正单元，将所述固体和流体耦合动力方程作为预估模型，利用声学模态和差值计算耦合动力方程以得到敏感点的声压；所述预估模型通过所述测试单元中所述光纤加速度计和所述声级计测试的数据进行参数修正，以提高所述预估模型的精确度。

2.根据权利要求1所述的系统，所述流体声学有限元方程为：

(K_f+jωC_f-ω²M_f)·{p_i}＝{F_fi}，

式中K_f为声学刚度矩阵，C_f为声学阻尼矩阵，M_f为声学质量矩阵；p_i为第i小声场单元的声压，F_fi为声学激励向量，j为复数表示，ω为圆频率。

3.根据权利要求1所述的系统，所述流体声学有限元模型将封闭空间中的声场离散成多于一个的小声场单元，根据公式计算所述小声场单元长度L：

式中c为声音在液体介质中的传授速度，f_max为计算模型的关心频率最大值。

4.根据权利要求1所述的系统，所述箱体外部空气参数基于所述油箱外表面的最长边二分之一长度范围内空气流体。

5.根据权利要求1所述的系统，所述建立耦合后的固体变压器构件有限元的动力学方程为：

(K_s+jωC_s-ω²μM_s)·{u_i}+K_c{p_i}＝{F_si}，

式中，K_s为所述绕组和所述铁芯的刚度矩阵，C_s为接触面阻尼矩阵，M_s为所述绕组和所述铁芯的组合质量矩阵，K_c为耦合刚度矩阵；F_si为荷载激励向量，μ为变压器所述绕组和所述铁芯的质量比，u_i为结构单元位移，p_i为第i小声场单元的声压，j为复数表示，ω为圆频率。

6.根据权利要求1所述的系统，所述建立耦合后的流体声学方程包括：所述绕组和所述铁芯结构振动速度可以作为声压的附加速度输入，流体声学方程变为：

(K_f+jωC_f-ω²M_f)·{p_i}-ω²M_c{u_i}＝{F_fi}，

K_f为声学刚度矩阵，C_f为声学阻尼矩阵，M_f为声学质量矩阵；p_i为第i小声场单元的声压，F_fi为声学激励向量，j为复数表示，ω为圆频率， w²为圆频率平方，M_c为耦合质量矩阵，u_i为结构单元位移。

7.根据权利要求1所述的系统，所述建立固体和流体耦合动力方程为：

式中p₀为流体初始声压，Ks为所述绕组和所述铁芯的刚度矩阵，K_f为声学刚度矩阵，Kc为耦合刚度矩阵，j为复数表示，w为圆频率，Cs为接触面阻尼矩阵，C_f为声学阻尼矩阵，w²为圆频率平方，u为变压器所述绕组和所述铁芯的质量比，Ms为所述绕组和所述铁芯的组合质量矩阵，M_c为耦合质量矩阵，M_f为声学质量矩阵，u_i为结构单元位移，p_i为第i流体微元体的声压，F_si为荷载激励向量，F_fi为声学激励向量。

8.根据权利要求1所述的系统，所述测试单元，同时采用声级计测试变压器外部A计权声压级。

9.根据权利要求1所述的系统，在所述电磁激励模拟输入模型中施加固体结构多种谐波分量的激励向量为：

式中F_si为荷载激励向量，n为选取的倍频次数，m为单元质量，f_50n为谐波频率，t为时间，∑A_50n为谐波分量幅值。

10.一种预估方法，用于对单相油浸式变压器噪声进行预估，该方法包括：

建立变压器构件有限元单元，根据单相油浸式变压器的铁芯参数、绕组参数以及箱体参数，确定与固体相关的固体单元刚度矩阵Ks、阻尼矩阵C_s以及质量矩阵M_S；

建立流体声学有限元单元，根据箱体外部空气参数和变压器内部流体场的油体参数，建立流体声学有限元方程，而获得与流体相关的声学参数，其中将变压器内部封闭空间中的声场离散成多于一个的小声场单元；

建立固体和流体耦合单元，建立固体和流体的耦合接触面，以进行固体和流体之间的力传导，根据固体单元刚度矩阵K_S、阻尼矩阵C_S以及质量矩阵M_S建立耦合后的固体变压器构件有限元的动力学方程以及根据声学参数建立耦合后的流体声学方程，将所述耦合后的固体变压器构件有限元的动力学方程和耦合后的流体声学方程进行合并运算，从而建立固体和流体耦合动力方程；

建立测试单元，所述测试单元包括光纤加速度计、采集仪和声级计，所述测试单元安装在所述铁芯和绕组的外侧，所述光纤加速度计用于测试所述变压器构件有限元单元的铁芯、绕组以及箱体表面的振动参数，所述声级计用于测量所述箱体外部的声压级；

建立电磁激励模拟输入单元，在所述电磁激励模拟输入单元中施加固体单元多种谐波分量的激励向量；

建立数据修正单元，将所述固体和流体耦合动力方程作为预估模型，利用声学模态和差值计算耦合动力方程以得到敏感点的声压；所述预估模型通过所述测试单元中所述光纤加速度计和所述声级计测试的数据进行参数修正，以提高所述预估模型的精确度。