二维静电场下基于DSA和FEM的电器绝缘结构自动优化设计

本文档标题"基于DSA和FEM的电器绝缘结构自动优化设计 (2011年)"聚焦于电力工程领域，主要探讨了如何运用先进的数值方法来提升绝缘结构的设计效率。在文章中，作者马爱清和张周胜以上海电力学院电力与自动化工程学院为背景，针对110 kV GIS（Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关设备）中使用的光纤电流互感器的绝缘结构进行了研究。 首先，作者基于二维静电场的有限元分析（Finite Element Method, FEM），对设计变量的敏感度进行了深入探讨。他们利用最速下降法（Steepest Descent Method）推导出设计变量灵敏度公式和伴随变量公式，这些公式对于理解设计过程中的响应变化至关重要，有助于确定哪些设计参数对性能影响最大。 接着，文章引入了Delaunay三角剖分技术，这是一种常用的几何处理方法，用于生成高质量的有限元网格。通过Swapping Algorithm，能够动态地调整网格，确保网格的精细程度与问题的复杂性相匹配，从而提高模拟精度。 将有限元方法与最速下降法的灵敏度计算相结合，作者提出了一种有效的优化策略。这种方法不仅考虑了设计参数的影响，还考虑到网格更新的实时性，这对于复杂的电气绝缘结构设计来说，具有很高的实用价值。通过这种方法，他们实现了绝缘结构的自动优化设计，显著提高了设计效率并可能优化了电气设备的性能。 文中提到的结果显示，这种方法在实际应用中表现出极高的效率和准确性，验证了其在GIS用光纤电流互感器绝缘结构优化设计中的适用性和有效性。关键词包括静电场、设计灵敏度分析和有限元法，这些都是文章的核心理论支撑和技术手段。 总结来说，这篇文章深入研究了如何运用DSA和FEM技术在电力工程领域进行绝缘结构的优化设计，对于理解有限元方法在复杂系统优化中的作用以及如何提高设计效率具有重要意义。对于从事电力系统设计或数值模拟的工程师而言，这是一篇具有实用价值的学术论文。