基于紫外成像法的气压对棒-板间隙交流放电影响的实验研究

为研究气压对极不均匀电场中空气间隙放电的影响特性,论文在气压可调的金属罐内以棒-板间隙模型为研究对象,采用紫外成像法研究了不同棒-板间隙距离、气压和电压下该模型从起晕到击穿整个过程的放电特性。研究表明:在气压不高于标准大气压下,棒-板间距为10cm、15cm和20cm的起晕电压和棒-板间距为15cm和20cm的击穿电压与气压近似呈正比线性关系,而间距为10cm和4.6cm间隙的击穿电压随气压的增大呈现非线性特性。同一棒-板间距下,放电电离发光区域随气压的增大而减小,近似满足幂函数的关系,其指数在[-3.8,-2.7]范围内。本文最后还对比分析了云南(高海拔)和保定(平原)地区棒-板间隙的放电,实测结果与实验结果一致。     

电介质的微空气隙中电场的计算

针对固体介质中不同微空气隙形状(球体,椭球体)内部电场计算问题,将其简化为计算均匀电场中介质球、介质椭球内的电场,应用电介质极化原理,得到了微空气隙内部电场分布的数值解。数值计算结果表明:气隙内的场强总要比固体内的场强高得多,而气隙的介电强度比固体介质低,所以当加至一定电压时,在固体介质击穿之前,总是在空气隙内先开始放电,从理论上解释了固体内部发生局部放电的原因。     

复合绝缘子微间隙大小对电场分布的影响

复合绝缘子因长久运行或工艺缺陷等原因可能存在微间隙,这种微间隙的存在使局部电场发生畸变,使微间隙内发生电离,进一步可能发展为局部放电。带电金具与芯棒、伞裙护套之间微间隙放电会直接腐蚀芯棒,老化、腐蚀伞裙护套,降低芯棒的机械性能,引起芯棒脆裂、掉线,从而造成重大停电事故。对复合绝缘子存在微间隙时伞裙电场进行初步探讨,结果表明微间隙的存在使间隙局部场强分布发生严重畸变,金具处最大场强变大,微间隙附近处伞裙以及微间隙内部场强随着间隙增大局部畸变变得严重,但是微间隙的存在与否,对伞裙整体上的电位、电场分布影响不甚明显。     

电除尘器内电晕放电流体场的数值模拟

在静电除尘器电晕放电场中,电晕放电将空气中原子、分子电离,并将小颗粒荷电,在电场和其他附加场的作用下形成电流体流动．在阴极电晕放电下,阴离子向阳极移动,最终离开电晕区．在电晕区外。阴离子朝收尘极运动,沿途不断撞击中性气体分子．通过这种碰撞,动量从离子传递给了中性气体分子,从而引起越来越强的气体运动．因此,就形成了电场、离子流场、带电气体粒子气流场相互作用的电流体场。讨论如何用FEMLAB软件建立平板型电除尘器内电流体场理论模型。利用三种应用模式建立耦合方程系统,并选择恰当的边界条件：在离子漂移区（电晕外区）,应用静电模型描述空间电势;应用PDE方程系数模型描述电荷流动;利用不可压缩Navier-Stokes模型描述流体运动。     

特高压电晕笼空间电场计算分析

鉴于输电线路的电晕特性与导线表面及周围空间电场分布有着密切关系,基于ANSYS软件和MATLAB软件分别建立分裂导线-电晕笼模型,分别采用有限元法和模拟电荷法计算分析特高压电晕笼空间电场分布。结果表明,电晕笼内空间电场呈对称分布;子导线表面最大电场强度出现在子导线中心和分裂导线中心连线与外表面的交汇处;子导线周围电场强度随距子导线表面距离的增加而迅速减小;电晕笼内分裂导线仅在子导线周围有限范围内达到起晕场强;两种方法的计算结果相互印证,最大偏差不超过6.2%。     

非均匀电场对球形火焰特性的影响

在定容燃烧装置上,研究了非均匀电场对不同过量空气系数的条件下球形火焰特性的影响.结果表明,在非均匀电场作用下,各过量空气系数对应的火焰形状均发生了显著变化,水平方向火焰被拉伸,竖直方向火焰变形较小;当过量空气系数为0.8、1.0、1.2和1.4时,火焰横向传播速率均增加,横向平均传播速率分别提高23％、21％、50％和49％;特别当过量空气系数为1.2和1.4时,燃烧初期压力升高率增大,最大压力分别提高2.8％和7.4％,压力峰值出现时刻分别提前15.4％和26.8％.     

500 kV输电线路跳线金具电晕放电特性

输电线路相邻耐张段导线之间一般采用跳线方式连接,跳线金具结构复杂,产生的电晕严重。为获得跳线金具的电晕放电特性,利用紫外成像仪对不同结构、安装数量及位置的500 kV输电线路跳线间隔棒进行试验,获得了间隔棒的起晕电压值;同时对间隔棒中的线夹结构进行试验,并利用有限元法计算其电场分布。分析结果表明,不同试验方法获得的金具电晕放电特性存在差异,实际应用中应根据工程需要及现场具体情况,选择合适的跳线金具。     

高海拔330 kV输电线路悬垂串金具电晕特性研究

我国西北部分高海拔地区330kV同塔双回输电线路悬垂串金具运行中存在明显放电现象,为降低电能损耗,采用三维有限元分析计算软件对实际同塔双回线路进行建模研究,并对悬垂串金具表面电场分布进行仿真计算。根据计算结果,在特高压交流试验基地环境气候实验室和特高压户外试验场对优化前后悬垂串金具开展可见电晕试验研究。结果表明,悬垂串金具安装防晕球后,金具表面最高场强从28.3kV/cm降至22.4kV/cm,降幅为20.8%,同时金具电晕放电起始电压与熄灭电压比优化前分别提高12.6%和5.6%。随着海拔高度上升,金具电晕放电电压下降,4 300 m海拔下起始电压与熄灭电压分别比0 m处下降31.0%、31.1%,可为高海拔线路金具设计与优化提供参考。     

椭圆钎焊与双金属轧制翅片管传热与阻力性能的试验对比

对椭圆钎焊翅片管和双金属轧制翅片管换热器的传热及阻力性能进行试验对比研究,试验得到了一系列工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,给出了相应的传热系数、流动阻力曲线。从总传热系数中分离出管外空气侧的对流换热系数,得到了具有一定应用价值的管外换热的计算关联式;拟合得到了管外阻力计算关联式。结果表明:椭圆钎焊翅片管比双金属轧制翅片管的传热系数约高9%,管外换热系数约高17%,且管外空气流动阻力约低11%。     

非平衡等离子体对降低点火延迟的数值研究

针对航空发动机燃气停留时间短难以充分燃烧以及稀薄燃烧中点火能过高和火焰传播速度慢的缺陷,引入高压纳秒脉冲放电作为甲烷-空气混合气的点火源,利用放电产生的非平衡等离子体改善点火和燃烧性能。通过对放电过程的模拟计算,分析产生的粒子种类和密度,从电子能量分布的角度,分析粒子分布变化的机理。再结合CHEMKIN多区模型,研究放电产生的粒子在着火过程中对点火延迟产生的影响。结果表明,约化场强处于200~400 Td区间时产生单个自由基的能量消耗最低,每个自由基仅消耗8 e V。而随着约化场强增加,O、OH等自由基的粒子密度有不同幅度的增加。在着火过程中加入自由基的摩尔分数越大,点火延迟时间越短。将约化场强为400 Td时产生的自由基摩尔分数加入多区模型,稀燃时的点火延迟时间与化学当量比条件下的相比降低了24.4%。     

不同气压下N_2~+离子迁移率对直流正电晕放电特性的影响

离子迁移率是高海拔地区电晕放电的关键参数之一,其取值大小对于考虑海拔因素的电晕计算模型具有重要意义,因此有必要研究不同气压条件下离子迁移率的变化对电晕放电的影响。采用5mm棒-板间隙模型,棒电极施以15kV直流电压,板电极接地,并在流体动力学模型的基础上加入9种粒子间化学反应。结果表明,N_2~+离子迁移率的增大会导致电晕头部离子数密度的增加,从而加强对间隙电场的畸变作用,轴向最大场强在接近板电极时会随之减小;N_2~+离子迁移率的增大也会降低电晕平均发展速率;海拔越高N_2~+离子迁移率对电场分布、平均发展速度和离子数密度的影响越明显。研究成果可为输电线路架设等工程实践提供指导。     

高海拔地区FDN型防振锤防晕性能优化

采用有限元法建立FDN型防振锤的三维模型进行仿真计算,得到了其锤头的电场分布规律,优化了小锤头结构,将锤头端部的最高场强由2 987 V/mm降至2 390 V/mm。根据优化结果制造试品后,对其进行不同气压下的电晕试验和功率特性试验,结果表明优化后的防振锤在4 300 m海拔下可有效地防止电晕放电,且谐振频率和功率消耗满足要求,峰谷值之比优于旧结构,具备良好的防振性能。     

高原地区过量空气系数计算模型对燃气锅炉效率值的影响研究

由于青海地处高原,工业燃气锅炉在低气压、低含氧量、气候寒冷的特殊环境中工作时,传热、燃烧等方面都受到不同程度影响,锅炉的实际热效率低于同纬度的平原地区。在现有规程中过量空气系数计算公式的基础上,获得高原某地区相关信息(海拔、压力、空气含量),用一个固定的推导过程修正过量空气系数计算公式,得到高海拔地区锅炉运行中过量空气系数新计算模型。该模型通过了德令哈地区、西宁地区的4台燃气热水锅炉的正、反平衡实际测试,验证了计算模型的可靠。并得出同纬度、不同海拔地区,利用尾气中含氧量来计算过量空气系数时,必须考虑高海拔、低氧量对其的影响,海拔越高新计算模型对锅炉效率值的影响就越大的结论。     

硅橡胶平板暂态热路模型的建立与试验验证

为了研究光伏背板漏电起痕时表面温度特性,采用硅橡胶平板为研究对象并建立热路模型,实现放电表面温度的间接计算。首先根据光伏背板漏电起痕的特点对硅橡胶平板建立暂态热路模型,考虑到空气对流造成的影响,引入空气对流指数n对模型进行改进,提出空气对流指数和对流换热系数的求解方法。然后利用金属丝发热模拟平板表面放电时的发热状态,设计硅橡胶平板温升试验获得温度变化数据并与模型计算结果进行对比。结果表明,在求解得到对流换热系数和空气对流指数的基础上,暂态热路模型计算结果与试验结果的相对误差不超过10%,具有较高精度。     

高频焊接与激光焊接翅片管传热性能对比试验

对高频焊接与激光焊接翅片管的传热性能进行对比试验,得到了两个试件在不同管外空气流速下的传热数据,运用直接分离法将管外空气侧对流换热系数从总的传热系数中分离,获取管外空气侧换热系数,再通过拟合方法获得管外空气侧换热关联式。研究表明:激光焊接翅片管的传热性能优于高频焊接翅片管,当空气流速为3m/s时,激光焊接翅片管的管外空气换热系数比同翅片尺寸的高频焊接翅片管的管外换热系数约高9%。     

直流及低频交流电场条件下扩散火焰电学特性分析及实验验证

在详细考虑火焰场微观粒子动力学特性的基础上,基于运流电子运动方程,建立了火焰电导率数学模型.搭建了直流及低频交流电场条件下CH4扩散燃烧实验系统,通过测量直流及低频交流电场作用下扩散火焰伏安特性曲线及电阻率特性曲线,验证了直流及低频交流电场条件下火焰导电特性.同时探讨了电场作用下,CH4扩散火焰的形态和火焰伏安特性之间的内在联系,并从微观动力学角度阐述引起它们变化的原因.     

缺陷对电缆接头复合界面电场分布 影响的仿真分析

摘要： 利用COMSOL Multiphysics有限元仿真计算软件建立了三维模型,分析了界面粗糙度缺陷、界面划痕缺陷和界面湿度缺陷对电缆接头复合界面电场分布的影响。结果表明：界面粗糙颗粒、划痕和湿度都会使附近的区域局部电场强度发生畸变,进而改变电缆接头复合界面电场的分布,影响沿面放电的进程。该仿真分析为研究复合界面的沿面放电提供了相应的理论依据。     

基于电离电流原理的本生灯燃烧状态监测研究

基于火焰电离电流原理，对本生火焰进行实验，研究不同探针位置的火焰电离电流对空气系数、负荷的敏感性及其变化规律，得到安置探针的最佳区域。本生灯上方x=4～6 mm、z=5～10 mm范围内，电流强度随空气系数的增加先增加后降低，在化学计量比位置达到最大电流；电流强度随负荷的增加逐渐降低。     

基于主动约束平衡算法的空中电场大地电磁法数据反演

空中电场大地电磁法(air electric field electromagnetic method,AEMT)是用电容传感器和磁场传感器观测电磁场在地表空气中的分布情况,研究地下地质结构的一种方法。为探究该方法的实用性,首先从其原理出发,以某尾矿库采集的数据为基础,使用主动约束平衡最小二乘法(active constraint balancing,ACB)反演,并分析算法中拉格朗日乘子与网格剖分因子的取值范围。其结果较好地反映了尾矿库尾矿的埋藏情况,为空中电场大地电磁法数据的反演提供了切实可行的方法。     

以水为工质的EHD强化管内对流换热实验研究

以水作为工质,实验研究了EHD(Electrohydrodynamics)对水套管式换热器内对流换热过程的强化作用机理。实验中,在水套管换热器换热管中心设置一直流式高压电极,电极电压DC设置范围为0～40 kV,分别进行了5组不同流量下不同电压值的组合强化实验。实验结果表明:不同管内流量条件下电场对管内传热过程均有不同程度的强化作用,当流量为0.1 m3/h时,其电场强化系数θ最大,为1.224;流量为1.0 m3/h时,电场强化系数θ最小。实验证实了电场对于以水为工质的对流传热过程具有强化作用,但电场强化效果具有对流量变化敏感性的特点,同流量下存在最佳强化电压值而非电压值越高强化效果越大。