横向磁场作用下真空电弧阴极过程数学模型的研究

通过联立沙哈方程、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、空间电荷方程、电流连续性方程及电子发射公式，建立了横向磁场作用下直流真空电弧阴极过程的定量数学模型，模型中不仅考虑了多价离子的作用，而且计及了阴极表面外加横向磁场对等离子体的影响。通过对电弧电流为８０Ａ的钛阴极真空电弧的数值求解，得到了大量等离子体参数随磁场变化的规律。计算结果与实验测量值相吻合。本文联系人     

大电流真空电弧磁流体动力学模型与仿真

为了对大电流真空电弧进行深入研究,以真空电弧双温度磁流体动力学模型为基础,通过计算流体动力学软件FLUENT,采用控制容积法,对大电流真空电弧特性进行了仿真研究。对于大电流真空电弧而言,等离子体的流动处于亚音速状态,因此,在阴极和阳极边界条件的选择上将区别于超音速流动的真空电弧。同时对等离子体密度、轴向电流密度、等离子体速度、马赫数、离子温度、电子温度、离子压力、等离子体压力以及注入阳极的能流密度分布的形成机理进行了分析。从仿真结果可以发现,大电流真空电弧等离子体压力的最大值出现在阴极附近,等离子体将在压力梯度的作用下从阴极到阳极做加速运动,这一点明显区别于超音速流动的真空电弧。另外,仿真结果与高速CCD照片也是吻合的。     

大电流真空电弧收缩现象的研究

本文从等离子体动力学基本方程出发,结合电磁场理论的基本方程,推导出了真空开关在外加纵向磁场情况下,弧柱中自生磁场所满足的方程。并据此利用渐近分析方法分析了真空电弧中弧柱的磁收缩物理过程和电流密度分布,最后分析了电极参数对电弧收缩的影响。     

纵向磁场对真空电弧微观特性影响的研究

纵向磁场作用下真空电弧等离子体的微观参数变化趋势对于真空电弧的发展和能量变化有着重要的意义。文中基于气体动力学的漂移扩散方程,耦合电场计算的泊松方程,仿真分析了真空电弧在液态金属桥断裂之后,极间充满了大量的Cu金属蒸气后,到电弧等离子形成的这段非平衡态过程。考虑了真空电弧等离子体中微观电子、离子与金属蒸气分子间的碰撞、重组及粒子的漂移、扩散等复杂变化情况,建立了纵向磁场影响下非平衡态真空电弧的微观模型。数值模拟并分析了不同磁场强度对电弧等离子区微观参数的影响及变化规律。仿真结果表明:随着纵向磁场的增大,阴极与阳极鞘层的电场强度减小,有利于电弧熄灭;同时电极过程减弱,电子和铜离子的数密度均减小,阳极表面的电子温度分布均匀且减小,有利于抑制真空电弧能量的提高。     

SF6电弧等离子体输运特性数值分析

为定量描述SF6断路器在大电流开断过程中所产生电弧等离子体参数的动态变化,采用Eindhoven微观电弧模型,得到不同条件下电弧特性参数——电导率和热导率的分布;定量描述了温度、压力与粒子碰撞方式对输运特性的影响.基于热力学平衡模型以及Boltzmann方程数值求解与分析,找到电弧等离子体中输运特性的定量描述,为数值模拟SF6电弧等离子体参数变化分布以及能量逸散提供参数.     

阴极边界条件对双射流电弧等离子体特性影响的二维数值模拟

在电弧等离子体的数值模拟研究中,阴极表面的温度及电流密度等参数的分布会直接影响到电弧弧柱区的等离子体特性。为了研究不同边界条件对电弧弧柱区等离子体特性的影响规律,采用双温度流体模型,通过给定阴极鞘层外缘不同的电流密度、电子及重粒子温度分布,对双射流直流电弧等离子体弧柱区的特性进行了二维数值模拟研究,并通过与实验测量结果的比较,讨论了不同边界条件的合理性。研究结果表明,在电弧弧电流及发生器几何参数不变的情况下,阴极鞘层外缘重粒子温度边界条件对计算得到的电弧弧柱区等离子体特性的影响可以忽略不计,电流密度对弧柱区等离子体流动特性有显著影响,而电子温度边界条件则对弧柱区电弧形貌及传热与流动特性均有显著的影响。     

开距对不同状态下真空电弧特性影响的仿真分析

仿真分析了开距对真空开关中不同状态下真空电弧特性的影响。对于小电流扩散态真空电弧,随着开距增大,电弧的扩散程度增大,离子温度、电子温度和等离子体压力增大;对于超音速收缩态真空电弧,随着开距的增大,电弧的收缩程度增大,离子温度、电子温度和等离子体压力增大,阳极轴向电流密度和能流密度的分布更不均匀;对于离子处于亚音速状态的大电流真空电弧,随着开距的增大,极间等离子体的损失增多。对于3种不同状态的真空电弧而言,随着开距的增大,电弧电压和注入阳极的能流密度都增大。同时,可以发现,建模与仿真是理解真空电弧微观过程的一种有效方法。     

真空电弧引燃过程的分析

为了深入了解真空电弧的引燃过程,测量了直流真空电弧起弧阶段的电弧电压、屏蔽罩电位以及屏蔽罩收集离子电流等有关参数。分析了真空电弧的引燃过程和起弧后等离子体的扩散过程以及纵向磁场对等离子体扩散的影响。     

真空电弧等离子体弧柱现象模型分析

本文从描述真空电孤等离子体的基本控制方程出发,推导出可以用来计算燃弧过程中电弧基本参数的电弧数学模型。计算结果显示:真空电弧从阴极开始沿轴向的逐渐收缩,导致了电流密度、电场强度和电弧电压显著增加,这种收缩与电弧电流、电极开距和纵向磁场有很大关系。这与实验结果是基本吻合的。     

真空开关电弧开断过程的数值仿真方法研究进展

随着真空开关的广泛应用,对真空电弧的研究愈显重要。由于真空电弧等离子体并未处于局部热力学平衡态,且磁场和触头起关键作用,真空开关开断过程的数值仿真和SF6开关相比尚不成熟,但近年来随着真空电弧理论的不断完善和计算机计算能力的大幅提升而获得了迅速发展。笔者综述了磁流体动力学(MHD)模型、粒子模拟结合蒙特卡罗碰撞(PIC-MCC)方法、混合模型、阳极热模型和解析模型在真空开关电弧开断过程不同阶段数值仿真中的应用现状,并提出了电流零区、电极材料、极间等离子体不同区域相互作用、PIC-MCC加速、高压大容量和重燃机制等6个今后有待深入研究的方向。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

1 000 kV皖南-浙北特高压线路工频参数测试干扰及结果分析

特高压线路工频参数测试干扰分析是选择适合工频参数测试方法及测试结果分析的重要基础。测试了1 000 kV皖南-浙北特高压线路正序和零序参数测试期间的干扰电压信号,分析了其频谱特征;在此基础上,通过与正序参数仿真计算值的对比分析了正序参数实际测试偏差。结果表明：皖南-浙北特高压同塔双回线路工频参数测试期间,干扰电压存在“三相不平衡性及时变性”的特点;工频法和异频法2种不同方法得到的线路参数测试结果存在一定差异;干扰电压“时变”时,线路工频参数测试宜采用异频法。     

ICEMI' 2015征文通知（英文）

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world’s premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

12th International Conference on Electronic Measurement&Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

锂离子电池安全性能评价研究

综合考虑锂离子电池的安全性能检测要求和重点项目,以红外热像技术检测多次循环后的电池在过充过程中的温升,利用电池程控测试仪检测电池的电学信息,建立"热电"综合评价体系,并在3 C过充电条件下,将50℃的温度极值和5.0 V的电压极值确定为量化指标,对电池体系的安全性能进行评价。该评价系统具有快速、灵敏和全场性的优点。     

某300 MW机组循环水泵出力不足的诊断分析

某300 MW机组投产以来循环水流量不足,极大地影响了机组的经济性。通过试验诊断分析得到,循环水系统设计阻力小于实际值,导致按照设计阻力选型的循环水泵出力不足,使得循环水流量偏小,影响了机组运行的真空。根据循环水系统实际阻力特性,对循环水泵进行重新选型整体改造,取得了较好的效果,与改造前相比,供电煤耗降低1.174 ~1.200 g/（kW·h）。据此,提出了循环水泵在设计选型时的注意事项。     

Active beam vibration control using PZT actuators

Abstract

Smart materials of lead-zirconate-titanate (PZT) piezoelectric ceramics have attracted attention in recent years for active vibration control, acoustic noise suppression, health monitoring and damage assessment. We at McDonnell Douglas Aerospace have been studying these ceramics for use as sensors and actuators in various space and aircraft structures. In this paper, we will report results of a recent study on active vibration control using monomorph PZT actuators. The experiments were performed on thin aluminum cantilever beams. Collocated and non-collocated sensors and actuators were employed. Two control techniques: the classical velocity feedback and adaptive feedback controls, were investigated. We have obtained significant damping and broadband vibration attenuation of greater than 30 dB using the classical control with the single-input single-output feedback approach. A 24 dB reduction has also been achieved using the adaptive control with the multiple-input single-output approach. Detailed experimental methods and results will be described.     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

车载动力电池组温升特性仿真及实验研究

利用ANSYS有限元软件对车载LiFePO4锂离子电池组进行温升特性仿真分析,同时,通过高低温实验箱和放电电流控制器模拟电池组的工作环境,对锂离子电池组进行了放电实验,对电池组温升特性进行了分析,以验证ANSYS模拟仿真的正确性与真实性,据此获得锂离子电池热稳定性及安全性随放电电流、温度变化的规律,以及在电池组串联过程中随体积/表面积之比变化的规律,以得到其更真实的热特性。