(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111329191.2 (22)申请日 2021.11.10 (71)申请人 国网四川省电力公司电力科 学研究 院 地址 610000 四川省成 都市高新区锦晖西 二街16号 (72)发明人 邵千秋　汪康康　范松海　张晨萌　 张榆　李巍巍　罗东辉　穆舟　 夏亚龙　刘凤莲　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 代理人 张杨 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种金属颗粒运动轨迹模拟方法、 电子设备 及可存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种金属颗粒运动轨迹模拟 方法、 电子设备及可存储介质， 根据高压直流断 路器断口的特征参数计算金属颗粒运动时的受 力数据， 根据金属颗粒运动时所受的受力数据， 建立金属颗粒在高压直流断路器断口内的运动 轨迹模型； 当金属颗粒在运动过程中与高压直流 断路器断口的电极或绝缘壁发生碰撞时， 重新计 算金属颗 粒所受的电场力； 当金属颗粒在运动过 程中与高压直流断路器断口的壁面发生碰撞时， 计算金属颗粒的反弹速度； 根据重新计算的金属 颗粒所受的电场力以及反弹速度对所述运动轨 迹模型进行更新， 并根据更新后的运动轨迹模型 绘制金属颗粒的运动轨迹。 本发 明有效提高金属 颗粒在高压直流断路器断口内运动模拟的计算 效率和准确度。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114036812 A 2022.02.11 CN 114036812 A 1.一种金属颗粒运动轨 迹模拟方法， 其特 征在于， 包括， 根据高压直流断路器断口的特征参数计算金属颗粒运动时的受力数据， 所述受力数据 包括金属颗粒 所受的电场力、 净重力和曳力； 根据金属颗粒运动时所受 的所述受力数据， 建立金属颗粒在高压直流断路器断口内的 运动轨迹模型； 当金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的电极或绝缘壁发生碰撞时， 重新计 算金属颗粒 所受的电场力； 当金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的壁面发生碰撞时， 计算金属颗粒的 反弹速度； 根据重新计算的金属颗粒所受 的电场力以及 反弹速度对所述运动轨迹模型进行更新， 并根据更新后的运动轨 迹模型绘制金属颗粒的运动轨 迹。 2.根据权利要求1所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 所述金属颗粒 所受的净重力的计算式为 GN＝4π a3ρMg/3‑4π a3ρGg/3， 式中， GN表示金属颗粒的净重力， a表示 金属颗粒的半径， ρM表示金属颗粒的密度， ρG表示断口绝 缘气体的密度， g表示重力加速度； 所述金属颗粒所受的电场力的计算 式为Fe＝∫ ∫SMdS， 式中， Fe表示金属颗粒的电场力， M 表示金属颗粒表面的麦克斯韦应力张量， S表示金属颗粒的表面积； 所述金属颗粒所受的曳力的计算 式为Fv＝‑6π ηRevP， 式中， Fv表示金属颗粒的曳力， η表 示断口绝缘气体的动力黏度， vp表示金属颗粒的运动速度， Re表示雷诺系数， 负号表示金属 颗粒曳力与金属颗粒运动方向相反。 3.根据权利要求2所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 根据 金属颗粒 运动时所 受的所述电场力、 净重力和曳力， 计算得到金属颗粒运动轨迹模型， 运动轨迹模型 的计算式为 式中， m表示金属颗粒的质量， t 表示金属颗粒的运动时间。 4.根据权利要求1所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 当检测到金属 颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的电极或绝缘壁发生碰撞时， 重新计算金属颗粒 的荷电量。 5.根据权利要求4所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 金属颗粒的荷 电量计算包括： 计算金属颗粒与高压直流断路器断口电极发生碰撞后的荷电量， 计算式为 式中， Qp表示金属颗粒与高压直流断路器断口电极发生碰撞后的 荷电量， εg表示断口绝 缘气体的介电常数， 表示高压直 流断路器断口电极的电势； 计算金属颗粒与高压直流断路器绝缘壁发生碰撞后的荷电量改变量， 计算式为 式中， Δq表示金属颗粒与高压直流断路器绝缘壁发 生碰撞后的荷电量改变量， v表示高压 直流断路器绝缘壁的泊松比， EEP表示高压 直流断路器 绝缘壁的杨氏模量， vi表示金属颗粒与高压直 流断路器绝 缘壁碰撞速度的法向分量。 6.根据权利要求1所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 当检测到金属权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114036812 A 2颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的壁面 发生碰撞时， 重新计算金属颗粒的反弹速 度， 其中， 高压直流断路器 断口的壁面包括高压直流断路器 断口的电极或高压直流断路器 断口绝缘壁。 7.根据权利要求6所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 计算金属颗粒 与高压直 流断路器断口电极发生碰撞后的反弹速度， 计算式为： 式中， up1表示金属颗粒入射 速度的切向分量， up2表示金属颗粒反弹速度的切向分量， vp1表示金属颗粒入射速度的法向 分量， vp2表示金属颗粒反弹速度的法向分量； ξΔγ表示由高压 直流断路器断口电极粗糙度 产生的随机角； k表示金属颗粒与高压直流断路器壁面碰撞的有效恢复系 数， f表示金属颗 粒与高压直 流断路器壁 面碰撞的有效摩擦系数； 计算金属颗粒与高压直流断路器断口绝缘壁发生碰撞后的反弹速度， 计算式为： 式中， up1表示金属颗粒入射速度的切向分量， up2表示金属颗粒反弹 速度的切向分量， vp1表示金属颗粒入射速度的法向分量， vp2表示金属颗粒反弹速度的法向 分量， k表示金属颗粒与高压直流断路器壁面碰撞的有效恢复系数， f表示金属颗粒与高压 直流断路器壁 面碰撞的有效摩擦系数。 8.根据权利要求7所述的一种金属颗粒运动轨迹模拟方法， 其特征在于， 计算金属颗粒 与高压直流断路器断口壁面碰撞的所述有效恢复系数与有效摩擦系数， 其计算式为 式中， σ 表示高压直流断路器断口壁面的屈 服应力， μ表示高压 直流断路器断口壁面与金属颗粒间的摩擦系数， EY1表示高压 直流断路器 断口壁面的杨氏模量， EY2表示金属颗粒的杨氏模量， v1表示高压直流 断路器断口壁面的泊 松比， v2表示金属颗粒的泊松比。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 存储器， 其上存储有计算机程序； 处理器， 用于执 行所述存储器中的所述计算机程序， 以实现权利要求1 ‑8中任一项所述的模拟方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序 被处理器执行时实现权利要求1 ‑8中任一项所述的模拟方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114036812 A 3