SF6气流中电弧热边界区的数值分析

本文建立的喷口电弧磁流体动力学数学模型，完整揭示了喷口电弧，热边界区，外部气流场的组成结构，在此基础上，详细研究了电弧热边界区的形成机理，从而对气流中电弧基本特性有了更加深入的了解。     

光学流动显示法诊断电弧热边界区

使用单Wollastone棱镜差分干涉仪对压气式变开距灭弧室模型里SF_6中电弧的气流场状况进行了光学显示测量,诊断出电弧周围热边界区的形状、大小和变化特性,同时,就该热气流边界区对灭弧室气流特性以及电弧熄弧过程产生的影响做了分析。     

基于喷口射流的强气流灭弧防雷装置的分析与研究*

多间隙强气流灭弧防雷装置可有效截断雷电弧,深度抑制工频电弧的发展和重燃.为进一步验证其性能,利用喷口射流原理分析耦合场的气流状态,并采用喷口射流衰减电弧模型描述电弧的耦合特性,同时在试验室环境下进行的灭弧试验与仿真结果基本吻合,证明了防雷装置动作迅速,产生的高速气流作用在雷电流衰减期,可在各喷口处将电弧截断,且电弧熄灭后不重燃.实际应用也表明,该装置安全可靠,大幅提升了输电线路防雷的有效性.     

剩余弧柱等离子体与热边界区对介质恢复过程的影响

为了揭示零后介质强度恢复过程中的复杂物理现象,建立了喷口电弧磁流体动力（ＭＨＤ）数学模型,强调了电弧、气流、电磁场三者的相互作用,并通过操作机构与灭弧室的联合模拟计算,反映了电弧熄灭这一动态过程,详细研究了零后剩余弧柱等离子体的蜕变和热边界区对介质恢复过程的影响。     

断路器喷口材料PTFE耐烧蚀性能的研究

喷口材料的性能直接影响着断路器的开断特性,为研究喷口材料的耐烧蚀性能,文中设计了一套直流电弧发生装置,可以产生电压、电流、时间、弧长可控的直流电弧,在电弧轴向中充入气流模拟断路器吹弧对聚四氟乙烯(PTFE)的烧蚀,以PTFE材料经受一次电弧烧蚀所损失的质量作为其烧蚀性能的指标。结果表明:稳定燃烧的直流电弧呈现负电阻特性,PTFE的烧蚀量随着电弧电流的增大而增大,随着电弧功率的增加而增大,在电弧中充入气流,电弧燃烧不稳定,并且气流可以明显减少电弧对PTFE的烧蚀量。     

SF_6气流中电弧特性的理论计算与分析

利用喷口电弧的微分—积分模型对两种形状喷口中的电弧特性进行了理论计算和分析,揭示了喷口形状对电弧特性的重要影响,分析了SF_6电弧在熄灭过程中的流场结构,提出了在SF_6电弧零区存在着非局部热平衡现象的观点。     

SF_6电弧和N_2电弧特性的对比研究

利用喷口电弧的微分—积分模型对N_2气流中电弧的动态特性和稳态特性进行了计算,并与SF_6电弧的特性进行了对比分析。从理论上对这两种介质中电弧熄灭的机理和差异进行了讨论。     

压气式气吹灭弧室的气动计算

本文主要计算了气吹断路器中喷口内一维非定常气流流动参数分布。在上游压气室气压变化条件下计算了喷口内气流流动速度和压力分布特性。从理论上分析计算了空载及开断电流为４０ｋＡ条件下电弧热效应对分闸速度及喷口内焓流特性的影响。     

爆炸气流作用下暂态电弧自熄灭时间计算

爆炸气流是影响暂态电弧自熄灭时间的重要因素,为此,从电弧运动的角度出发,研究了利用爆炸气流灭弧装置产生的爆炸气流对电弧自熄灭时间的影响。利用链式电弧模型以及电弧自熄灭弧长判据,对在故障电流为1 k A时不同喷口角度、气流速度灭弧参数下的电弧自熄灭时间进行仿真计算,并与试验结果进行比较分析,研究结果表明:在气流速度为300 m/s、电流1 k A、喷口角度60o时,仿真中得出电弧自熄灭时间为0.3 ms,而试验中得出的电弧自熄灭时间为0.4 ms,仿真值与实际值基本相符。电弧自熄灭时间与爆炸气流速度有关,在相同的故障电弧电流的情况下,电弧自熄灭时间随着气流速度增大而减小。这说明了爆炸气流灭弧装置在灭弧性能上的可行性。     

SF6自能膨胀式断路器开断大电流过程的数值模拟与分析

在建立喷口电弧与喷口烧蚀蒸气相互作用的数学模型基础上,应用有限元方法数值模拟了SF6自能膨胀式断路器开断大电流的过程,计算并分析介质恢复过程.研究结果表明:膨胀室内压力的建立与燃弧过程密切相关,第二个电流半波的燃弧过程,对压力的影响较第一个电弧电流半波的大,是压力建立的关键过程.电流过零后灭弧室气流特性主要为:由于膨胀室内气流的作用,喷口喉部内形成一滞止区,弧隙间的温度迅速下降,喷口下游气流逐渐发展成超音速流.介质强度恢复特性表现为迅速上升的过程,而后为缓慢上升的过程;开断电流减小,介质强度恢复的速度快,介质强度高.     

Integral relations for the analytical solutions of hyperbolic transfer models

The Green’s functions method is developed for the hyperbolic-type equations. The integral form of writing the analytical solutions of the corresponding boundary problems, which gives an exact solution of the wave equations in the particular case, is derived. A new effect of the influence of the thermally insulated moving boundary on the thermally stressed state of the region during the thermal shock is described. The dynamic reaction of the noncylindrical region on the thermal shock is investigated.     

户内气体绝缘输电线路温升数值计算模型的研究

气体绝缘输电线路(GIL)载流量与温升密切相关,因此准确的温升计算对于GIL产品设计具有重要意义。建立了电磁场分析模型,计算出户内GIL导体与外壳功率损耗,并以该损耗作为热分析的体积热源。基于计算流体力学原理,将空气层引入求解区域,建立了GIL流体-温度场耦合有限元分析模型,并给出了基本假设与边界条件。利用该模型分别分析了不同负荷电流条件下的GIL稳态温升值以及阶跃负荷条件下的瞬态温度变化过程。温升计算结果与实测数据的对比证明了本文模型的有效性,所提出的方法为GIL热分析提供了参考。     

计及N-1约束的多维空间断面热稳定安全域边界快速计算

大规模互联电网潮流分布复杂,关键断面的输电极限影响因素较多,呈现出明显的多维特性,因而在多维参数空间中可以更为精细地刻画系统安全运行区域。为此,提出了一种计及N-1约束的多维空间中断面热稳定安全域边界的快速计算方法。首先,通过分析发电机组出力变化对断面各构成线路的功率传输转移分布因子(PTDF),解析在单一约束条件下机组出力与断面热稳定极限的数值关系;在此基础上提出了顶点搜索策略,形成参数全空间中断面热稳定安全域边界快速求解综合法。该方法结合解析分析和仿真计算两类方法的优点,能够发现参数空间中可能存在的全部热稳定极限约束,快速求得安全域边界的分段近似线性表达式,在多维参数空间中快速准确地刻画系统的安全运行边界。目前,该方法已在中国南方某电网运行方式计算中得到应用。     

600MW汽轮机转子高精度热应力在线监测模型研制

转子热状态的监控必须实时计算转子体内温度和应力场。从二维轴对称体内导热微分方程出发，经过一些合理假设和简化后，用积分变换的方法推导得到转子内温差及热应力迭代计算公式，并通过实例与有限元计算结果作了对比。结果表明所得模型计算精度高、计算速度快，所得到的热应力计算公式不仅可用于汽轮机和燃气轮机转子热状态理论分析，还可用于在线监测和疲劳分析以及处理材料、边界条件的非线性因素。所采用的推导方法和得到的应力计算公式还可用于其它具有类似边界条件的轴对称体内热状态分析。     

基于Landsat卫星遥感资料的河流水温反演研究

River surface temperature (RST) is a crucial factor of river environment and ecology. Currently, methods to retrieve the surface temperature of large waterbodies in oceans and shallow lakes are relatively mature, but RST estimation lacks widely accepted approaches since its accuracy depends on the boundary effect of river banks and the stochastic factors of river channels. This study converts Landsat thermal infrared images to RST data using the radiation transfer model for two study areas, Cuntan and Miaohe in the Three Gorges reservoir region, and eliminates the boundary effect of the data through an enhancing water body retrieval method. We adopt three data windows of different types for RST data extraction and compare them with in-situ measurements. Results show that the removal of the boundary effect reduces the errors in RST by 0.2 ℃; and that compared with the single raster selection, the square data window selection method reduces the errors by 0.1 ℃. The RMSEs for the two study areas are comparable, and Landsat-5 that is more accurate than Landsat-7 has errors in the range of 0.87 - 0.91 ℃. This study helps RST analysis in river engineering and promotes application of Landsat thermal infrared images.     

用光谱法及激光干涉法测量SF_6、N_2中直流稳态电弧的温度分布

采用光谱法,测量了SF_6、N_2气体中电流为10A的直流电弧弧柱区的径向及轴向温度分布;同时采用Wollastone差分干涉法,对弧柱周围热边界区的温度场进行了测量并拍摄了热区的干涉照片。通过测量和分析计算获得了弧柱和热区的径向及轴向温度分布。两种方法的测量结果衔接较好。实验结果证明,在相同的试验条件下,与N_2气体相比SF_6介质中的电弧半径小、电弧平均温度低,由此说明作为熄弧介质,SF_6比N_2有较好的熄弧特性。     

Analysis of alumina/water nanofluid in thermally developing region of a circular tube

Analysis of Al₂O₃/water nanofluid flow in thermally developing region of a circular tube is the subject of present numerical study. In order to consider the hydrodynamically fully developed condition in the tube, a fully developed velocity profile is defined in the inlet section of tube. Three-dimensional computations are performed for a wide variety of nanoparticle concentrations (1 ≤ γ ≤ 10%). On the other hand, for examination of nanoparticle size, effects on the thermal characteristics, two different particle sizes of d _p = 25 and 75 nm are applied. The resulting governing equations are solved numerically by means of the finite volume method. For enhanced visualization, different results are presented in thermally developing region. It is obtained that suspending the Al₂O₃ nanoparticles in pure water increases the thermal boundary layer growing rate. In addition, an increase on the heat transfer rate is observed in thermal boundary layer using the Al₂O₃ nanoparticles in which this enhancement varies as a function of nanoparticle size and nanoparticle volume concentration. However, it is found that the role of nanoparticle volume concentration on the thermal characteristics such as thermal boundary layer growing rate, temperature gradient, and heat transfer enhancement is significantly important comparing to the nanoparticle size.     

The Influence of Excess Precipitate on the Non-Ohmic Properties of SnO2-Based Varistors

Based on our background in the field of nonlinear electrical properties of SnO₂-based varistors, we have been observing the influence of microstructural heterogeneities, e.g., the precipitate phase at triple points of the grain boundary region. In this study, we have prepared a SnO₂-based varistor system with excess precipitates at triple points in the grain boundary region in order to discuss their influence on the system's non-ohmic properties, including thermal treatment at oxidizing atmospheres. Our results indicate that an excessive amount of such precipitates may be deleterious to the non-ohmic properties because they may create adjacent regions at grain boundaries with lower concentrations of segregated metal atoms, thus increasing the presence of a non-active potential barrier and increasing leakage current paths. Under these circumstances, the effect of thermal treatment in oxidizing atmospheres is to decrease the leakage current density instead of increasing the nonlinear coefficient.     

基于馈线互联关系的配电网安全域模型

现有配电网安全域模型都是基于变电站主变互联关系的,且只考虑了主变N?1故障,简化了馈线间的详细拓扑关系,导致所得结果不能完全与N?1仿真一致。为解决这一问题,首先提出了基于馈线互联的配电系统安全域模型,全面计及了主变N?1和线路N?1故障。新模型描述的安全边界可精确到馈线段负荷,并可适用于多联络的复杂配电网。其次,给出了安全域边界的解析算法,边界计算结果为不等式组所形成的超平面表达式。最后,设计了基于N?1仿真的两种验证方法对安全域边界的准确性进行验证。算例表明,该模型能够更准确快速地描述配电网的安全运行区域和N?1安全边界,为安全域方法更精确地指导配电网安全高效运行奠定了理论基础。