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设备爆炸
应用概况 仿真方案

应用概况

户外通讯设备长期暴露在高温、潮湿的运行环境中，元器件不断老化，高分子化合物受热分解，释放出易燃易爆气体。若设备通风排气不畅，上述气体很容易聚集并达到一定浓度。一旦遇到火花，上述气体就会被点燃并发生爆炸。

气体爆炸所产生的冲击波，会对设备结构产生明显冲击。结构受冲击后变形、损伤，乃至出现局部破坏，这将反过来对冲击波的传播产生影响。对于冲击波，可以采用网格自适应技术，精确捕捉冲击波传播过程中的压力场和速度场的间断，使计算网格数量保持在合理的水平。对于设备结构，可以考虑材料或结构在高速冲击下的损伤行为和失效准则，从而准确模拟结构的损伤和失效现象。

然而，单一求解器，只能解决单个物理场的问题，无法同时考虑冲击波传播、结构变形以及冲击波与结构的相互作用。因此，SimArk Dynamics 采用混合求解器，对空气区域和设备结构分别应用有限体积法和物质点法进行模拟。

通过对爆炸过程的模拟，用户可以评估爆炸对关键设备的影响，确定是否需要对元器件或设备进行重新排布，或者在重点区域布置防护设备。该数值模拟过程可以更安全、准确、快捷地提供设计依据，从而实现对昂贵的物理试验的部分替代。

电源设备

仿真方案

以包含高能量密度电气器件的电源设备为例，考虑设备内部的混合气体爆炸，采用 SimArk Dynamics 进行仿真，可以对设备在爆炸工况下的受损情况进行准确评估。

在 SimArk Dynamics 中，利用有限体积法对空气区域进行离散，通过物质点法对固体结构进行模拟；有限体积网格 320 万，捕捉冲击波造成的物理场间断；物质点 96 万个；考虑混合气体的爆轰过程，考虑理想气体状态方程，采用钢在常温下的材料属性，总计算时长为 0.4 秒；采用显式时间步进方法，时间步长由 CFL 数决定；采用 240 核 CPU 作并行计算。

电源设备爆炸

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