Original title: Termodynamické poměry ve zhášedle výkonového vypínače NN
Translated title: Thermodynamic Conditions in Quenching Chamber of Low Voltage Circuit Breaker
Authors: Urban, Ferdinand ; Hüttner,, Ľudovít (referee) ; Kapička, Vratislav (referee) ; Aubrecht, Vladimír (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2009
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Práce se zabývá studiem procesů probíhajících při zhášení silnoproudého oblouku ve zhášecí komoře jističe. Je zaměřena na výpočet dynamiky tekutin a teplotního pole v okolí elektrického oblouku. V práci je dále popsán vliv vzdálenosti plechů v komoře a vliv tvarů plechů z hlediska aerodynamických podmínek uvnitř komory. Dalším cílem dosaženým touto prací je poskytnutí informací o vlivu polohy elektrického oblouku na termodynamické vlastnosti uvnitř komory. Toto je důležité, zejména pokud je oblouk do komory vtahován jinými silami, např. elektromagnetickými a během tohoto vtahovacího procesu mění svůj tvar i polohu. Za účelem co nejjednoduššího, ale zároveň co nejefektivnějšího řešení úkolu, byl vyvinut software určen speciálně pro výpočet dynamiky tekutin numerickou metodou konečných objemů (FVM). Tato metoda je, v porovnání s rozšířenější metodou konečných prvků (FEM), vhodnější pro výpočet dynamiky tekutin (CFD) zejména proto, že režie na výpočet jedné iterace jsou menší v porovnání s ostatními numerickými metodami. Další výhodou tohoto softwarového řešení je jeho modularita a rozšiřitelnost. Cely koncept softwaru je postaven na tzv. zásuvných modulech. Díky tomuto řešení můžeme využít výpočtové jádro pro další numerické analýzy, např. strukturální, elektromagnetickou apod. Jediná potřeba pro úspěšné používání těchto analýz je napsáni solveru pro konečné prvky (FEM). Jelikož je software koncipován jako multi–thread aplikace, využívá výkon současných vícejádrových procesorů naplno. Tato vlastnost se ještě více projeví, pokud se výpočet přesune z CPU na GPU. Jelikož současné grafické karty vyšších tříd mají několik desítek až stovek výpočetních jader a pracují s mnohem rychlejšími pamětmi, než CPU, je výpočetní výkon několikanásobně vyšší. Work deals with the study of processes that attend the electric arc extinction inside the quenching chamber of a circuit breaker. It is focused on several areas. The first one is concerned to fluid dynamics calculations (CFD) and the second one is aimed at thermal field calculations. In this work effects of metal plates distance together with metal plates shapes are described from aerodynamical point of view. Another objective solved by this work is to give information about influence of an electric arc position in a quenching chamber, which changed its shape due to forces acting on it during extinction process. For purpose of this work a new software solution for CFD was developed. Whole software concept is based on plug-ins. Due to this solution, the software§s calculation core can be used for other numerical analyses, like structural, electromagnetic, etc. The only requirement is to write a plug-in for these analyses. Because the software is designed as multi-threaded application, it can use the fully performance of current multi-core processors. Above mentioned property can be especially shown off, when a calculation is moved from CPU to GPU (Graphics Processing Units). Current high-end graphic cards have tens to hundreds cores and work with faster memories than CPU. Due to this fact, the simulation performance can raised manifold.
Keywords: Dynamika tekutin; Elektrický oblouk; Numerické modelování; Teplotní pole; Electric arc; Fluid dynamics; Numerical modeling; Thermal field

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/14638

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-569230


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses