空间环境下航天器材料表面带电性能试验方法

采用合适的航天器材料(SM)可以减少空间环境下其表面带电产生的危害,而对其表面带电特性进行测试和评估是进行材料选择的重要依据。为此,对空间环境下航天器材料表面带电特性的试验方法和评估手段进行了研究。设计了一种航天器材料表面带电地面试验室模拟装置,其真空度可达5×10-5 Pa,电子源能量在0~50 keV范围内可调,束流密度在0.5~10 nA/cm2范围内可调,等离子体密度可达1011 cm-3;研制了一套空间环境下航天器材料表面电位动态测试系统和一种静电放电(ESD)脉冲测试微型探头,对典型空间材料的表面充放电特性进行试验研究。结果表明,空间材料表面带电地面模拟装置能够真实模拟空间材料表面带电的环境;研制的航天器材料表面电位动态测试系统可以对空间环境下的航天器材料表面电位进行多点、实时测量;静电放电脉冲测试微型探头具有良好的宽带特性和较高的灵敏度,通过将几Hz至数GHz的静电放电脉冲电场信号转换为强度调制的激光波输出,实现了空间环境下航天器材料表面静电放电脉冲信号的测量。     

同步轨道SAR电离层影响分析与仿真研究

针对电离层对L波段同步轨道合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）的影响,提出了一种基于四维电离层电子浓度数据进行同步轨道SAR电离层影响仿真的方法.主要针对同步轨道SAR信号相位超前导致的图像偏移、分辨率下降、脉冲展宽、峰值旁瓣比下降等成像因素进行了分析,利用IRI模型计算得到四维电离层电子浓度数据,进行不同电离层状态下的同步轨道SAR性能影响分析.给出电离层TEC缓变、阶跃变化、冲激变化、连续快速变化几种情况下同步轨道SAR成像数值仿真结果,验证理论分析的正确性,并分析每种电离层情况下是否需要校正.结果表明,电离层对同步轨道SAR距离向信号影响非常严重,对方位向信号的影响大多数情况下可以忽略.     

不同条件下介质阻挡放电的仿真与实验研究

建立基于电压控制电流源(voltage-controlled current source,CCS)的工频介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)动态仿真模型和实验装置,对空气中平板电极结构DBD进行仿真与实验研究。可通过分别计算仿真与实验得到的电压电流波形和电压电荷Lissajous图形得到DBD的电气参数,二者的定量比较验证了仿真模型的准确性,利用仿真模型和实验装置对不同外加电压幅值、阻挡介质厚度与介电常数条件下DBD功率的变化情况进行研究和定量比较,并从理论上对所得的仿真计算结果与实验测量结果的变化规律进行定性分析。研究结果表明,基于CCS的工频DBD动态仿真模型能够反映放电的真实情况,仿真计算所得到的不同条件下DBD的放电功率与实验测量所得到的值是吻合的,且两者的变化规律均与定性理论分析是一致的。     

高压纳秒脉冲下介质阻挡放电的仿真研究

为研究ns脉冲高电压条件下介质阻挡放电的特性,在实验测量正极性ns脉冲介质阻挡放电电压、放电电流的基础上,根据脉冲介质阻挡放电等效电路对空气间隙上的气隙电压、放电电流及功率等参数进行了计算。计算结果表明,气隙电压、电流均为双极性脉冲且放电瞬时功率呈现双峰,分析认为此双极性脉冲是由介质层累积电荷所致;阻挡介质材料、厚度和施加电压频率不同,正极性ns脉冲介质阻挡放电结果也不同;施加电压类型对介质阻挡放电影响很大,相比交流、单极性μs脉冲和单极性亚μs脉冲的介质阻挡放电,正极性ns脉冲介质阻挡放电的放电电流大很多。     

永磁同步电动机矢量控制系统在PSIM下的仿真分析

对永磁同步电机(PM SM)矢量控制系统在PS IM 6.0环境下进行了建模和仿真,系统采用闭环控制结构,建立了d、q变换模块、模块的仿真模型。对此调速系统的仿真分析表明仿真结果与实际运行情况基本相符,使用PS IM软件比M ATLAB更容易建立矢量控制系统模型,且在PS IM环境下,更容易实现各种开关元器件的控制。     

同轴电极下非线性绝缘介质阶跃响应仿真分析

为了验证非线性绝缘材料在非均匀电极结构下均化电场分布的内在机理,以典型非均匀电极结构(同轴电极)下填充电导率为非线性的绝缘介质所构成的绝缘结构为研究对象,采用有限元软件ElecNet仿真分析了不同幅值阶跃电压作用下非线性绝缘介质中瞬态响应的空间分布,得到的非线性绝缘介质内部空间电荷的分布揭露了非线性绝缘介质能自行均化电场的根本原因是空间电荷效应。稳态电场的计算结果表明:阶跃电压幅值越高,绝缘介质非线性程度越高,电场改善的程度越好。     

大气压N2-O2混合气纳秒脉冲表面介质阻挡放电建模仿真

大气压N2-O2混合气ns脉冲表面介质阻挡放电(SDBD)机理是等离子体气动激励与流动耦合作用机制研究的重要内容。为此,耦合等离子体化学反应动力学方程和考虑能量的等离子体漂移-扩散方程组,建立了大气压下N2-O2混合气ns脉冲放电的2维模型。考虑15种粒子、对应的电子碰撞反应以及35个化学反应过程,得到了SDBD的伏安特性、电荷分布和能量分布。综合分析电荷及电子能量分布结果表明,高能电子撞击是产生离子的主要方式,而低能电子的累积和离子在电场驱动下的定向运动是使放电呈现非平衡的重要原因。将计算结果与实验获得的伏安特性数据、放电形态和光谱分析结果进行了比照分析,发现2者比较相符,验证了模型的可靠性。     

在混联电网环境下大型汽轮发电机组机网耦合次同步振荡特性仿真研究

呼盟煤电基地电力系统中既包含交流串联补偿线路,又包含直流输电线路,次同步振荡情况复杂。文中对呼盟系统中各电厂的次同步振荡及抑制情况进行了全面的介绍,指出鄂温克电厂"持续存在的小幅次同步振荡"这一新情况。针对这一情况,对呼盟复杂互联系统进行化简建模,在MATLAB仿真平台上进行时域仿真。仿真结果与实际现场运行状况相符。仿真波形与实际录波波形的比较也验证了模型的正确性。对鄂温克电厂次同步振荡特性的分析为后续抑制措施的研究奠定了基础。     

沿面型介质阻挡放电的数值仿真计算

沿面型介质阻挡放电因较平行板介质阻挡放电能产生均匀的较大面积等离子体层和在流动控制等新技术中的突出应用而得到学术界和应用界的广泛关注。为更好地研究和揭示沿面型介质阻挡放电的放电机理与演化规律,利用Comsol软件的等离子体模块对大气压空气中该放电进行二维数值模拟。考虑空气放电时O2-、N2-、O2+、电子等8种粒子及16种放电粒子化学反应,得到了放电过程中粒子浓度变化过程与放电空间的电场分布。分析讨论放电起始阶段电荷的运动情况后表明,电子在起始阶段主要受电场控制以漂移运动为主,其后在扩散和漂移的共同作用下分布范围不断扩大。验证分析放电的不对称性并与实验结果相对照后,指出正是由于表面电荷的积累导致了放电的不对称性。     

介质阻挡电晕放电特性的测量与仿真

通过实验和分析Lissajous图形,研究了线管结构的介质阻挡电晕放电,给出了放电功率及等效电容值,采用PSPICE软件对放电等效电路仿真,分析并比较了实测电流和仿真波形。研究表明,随外施电压上升,放电分别出现电晕放电以及稳定阻挡放电,放电功率密度可达数百mW/cm3。     

线筒结构电极介质阻挡放电的数值仿真

为了研究同轴线筒电极在大气压下空气中的电气参数和放电机理,利用有限元软件Comsol的等离子体模块,建立了大气压空气中一维线筒电极放电的等离子体模型,并对放电过程进行求解,得到放电过程中气隙的电场强度及电子密度随时间变化的图形,放电过程中电子密度高达1014m-3,此时对应的放电电流为毫安级。在大气压空气中对线筒电极也进行了放电实验,在不同的外加电压下,测出线筒电极的放电电流分别约为1 m A和5 m A,仿真结果与实验数据相吻合。     

介质阻挡放电和大气压辉光放电的分析和仿真

鉴于介质阻挡放电(DBD)和大气压下的辉光放电(APGD)都是非线性变化的负载,会给放电电源的设计带来很大麻烦,分别对这两种最有工业应用前景的低温等离子体技术进行了理论分析和仿真,讨论了表征放电特性的图形,指出了随着输入电压频率f的变化,DBD微放电脉冲的幅值将增大,而气隙上的电压Ug、介质上的电压Ud和外加电压U的关系保持不变。仿真和测量结果验证了理论分析的正确性。     

高频高压下介质阻挡放电的实验研究

利用介质阻挡放电实验装置和测量系统研究了不同的介质层厚度、外加电压以及空气间隙距离的等离子体助燃(PAC)激励器放电特性,并在实验数据的基础上,根据介质阻挡放电等效电路对空气间隙上的两端电压、放电电流等参数进行了计算。结果表明,介质层的厚度对放电脉冲的次数的影响很大;随外加电压的增加,脉冲放电增加,放电的起始时刻不断提前;随着空气间隙距离的减小,激励器放电强度明显增强,放电更加均匀。     

圆管型介质阻挡放电臭氧产生过程中的传热数值模拟

在介质阻挡放电臭氧产生过程中,电能大部分以热能的形式散发,且气体温度是决定臭氧产率和浓度的重要参数之一。受到研究手段和检测仪器精度的限制,关于能量转化和热量传递机理的实验研究难以开展。为此,首次采用数值模拟方法对介质阻挡放电臭氧放电室进行传热分析,并实验验证了该方法的可行性。模拟结果表明:气体温度从高压电极到玻璃介质逐渐降低,气体平均温度在短时间内快速上升后逐渐降低,而且冷却水进口温度、冷却水流量和冷却水通道宽度均对气体温度影响显著。研究结果能为气体温度的控制以及臭氧发生器的设计提供科学依据。     

基于SIMULINK的介质阻挡放电的仿真

为了深入地理解DBD的放电机理和优化DBD等离子体反应器的设计,在分析DBD微放电过程和等效电路的基础上,建立了基于SIMULINK的DBD动态仿真模型。为了更真实地反映DBD的放电情况,模型中采用一个电压控制电流源(CCS)来模拟DBD的微放电,同时考虑到了微放电的起止及幅值衰减的影响。用所建立的模型对空气中DBD放电进行仿真,计算得到放电电流、气隙电压和李萨育图形等放电参量。仿真结果及分析表明,放电模型可以用来对DBD进行仿真研究,所得的结果能真实地反映DBD的放电情况。     

基于数值模拟方法的电动汽车充换电站火灾危险分析研究

采用危险源辨识方法,通过对各种危险源及其发生火灾的可能性分析,对电动汽车充换电站功能区域进行了划分,并列出了各个区域内的主要危险源,为火灾场景辨识提供依据。基于电动汽车充换电站内电缆、装饰材料及电池燃烧特性和FDS大涡模拟方法,建立了典型火灾场景,研究了不同火灾场景烟气运动情况、温度变化情况及能见度和CO分布情况,据此分析了电动汽车充换电站发生火灾时的火势蔓延情况及危险性,为电动汽车充换电站内有效进行火灾预防及指导人员疏散提供重要的技术支持。     

基于分形理论的电介质放电仿真计算

为研究介质击穿现象,基于放电分形的模型,利用MATLAB工具计算机模拟了放电通道的发展并比较了NPW和WZ模型的仿真结果,得到不同电极条件下的放电图像。分析概率指数、放电阈值电压等参数对仿真影响的结果表明,概率指数越大阈值电压越高,则分枝数越少,分形维数越小。