高密封性等离子体发生器一致性实验研究

毛细管放电等离子体发生器是电热化学炮中的关键部件,其工作特性直接影响着等离子体的点火效果。发生器工作的一致性则是实现发生器输出优化的基础,也是实现电热化学炮优势的重要保障。为验证并优化发生器的工作一致性,以放电中的电参数与射流压强作为表征参数,对一种典型的等离子体发生器设计结构开展了相同条件下的重复性实验。结果显示发生器不同次实验的输出特性一致性较差,且实验后的发生器中可见明显的烧蚀痕迹与大量炭黑。实验结果表明发生器内部密封性不足是造成输出不一致性的最主要原因。针对这一问题,设计了一种特殊截面的电极结构以增强发生器的密封性,验证性实验结果显示改进的发生器方案可明显改善发生器的内部密封性与工作一致性。     

Analysis of the Carbon Nano-Structures Formation in Liquid Arcing

Graphite electrodes were used for the direct current （DC） arc discharge in water. And high-resolution transmission electron microscopy （HRTEM） was used to investigate the products. Based on the experimental phenomena and nano-structure products, arc plasma characteristics in water were analyzed theoretically. Two growth regions and relevant growth modes were proposed to interpret the formation mechanisms of nano-structures by arc discharge in water. Furthermore, liquid nitrogen and cross magnetic field was applied to change the arcing state respectively, and new carbon nano-structures were obtained. Their formation mechanisms were also analyzed correspondingly.     

基于真实气体模型的SF6断路器中冷态气流场特性的仿真分析

准确地计算灭弧室内气流场特性对于SF6断路器优化设计有重要意义。基于真实气体模型(user-defined real gas model,UDRGM),运用线性插值与UDRGM相结合的方法来导入SF6的气体属性,并与流场控制方程组联合求解,研究了SF6断路器简化灭弧室冷态气流场的特性规律。通过分析监测点处的物理量发现,触头分开过程中,灭弧室内整体压力差不断增加,气体密度分布主要取决于气压的变化;在喷口区域,气压最大值出现在动触头端部中心位置,各监测点处的气压与马赫数受触头位置的影响较大,当触头运动到监测点时,马赫数与气压会发生跃变,而喷口内部两触头间的气压变化梯度却很小。结果表明,基于UDRGM建立的SF6断路器冷态气流场分析新方法可有效地提高计算精度,也为热态气流场的研究提供了基础。     

基于新型环保气体的断路器温升特性研究

由于SF6断路器具有严重的温室效应,基于新型环保气体断路器的研究受到了广泛关注。现有关于新型环保气体C4F7N-CO2混合气体的研究大多集中在灭弧、绝缘性能等方面,对其温升特性的研究不够深入,但是绝缘气体的温升特性对断路器的载流能力设计和运行状态监测具有重要意义。为探究新型环保气体断路器的温升特性,本文基于40.5kV瓷柱式断路器样机搭建了温升实验平台,并建立了电磁-热-流多物理场耦合的仿真模型,对断路器温升特性开展研究。结果表明：断路器灭弧室内温升呈左右对称、上高下低的阶梯状分布,热量主要集中在导体和内部绝缘气体顶部;灭弧室内流场分布较为稳定,导体附近的气体由于受热产生了自然对流现象,气体流速随着温度的升高逐渐增大,最大流速出现在喷口位置;在一定条件下,瓷柱式断路器的导体回路、瓷套管外壳和喷口等典型测点处的温升均随着负荷电流的增大而增加,且喷口和导体处的温度上升速率远高于瓷套管外壳;基于不同气体的瓷柱式断路器温升场具有相似的分布规律,其中C4F7N-CO2 混合气体表现出良好的散热能力,且随着混合气体中C4F7N 气体比例的增加,导体温升逐渐减小;各种气体环境下灭弧室内的流场分布也大致相似,气流速度与灭弧室温度和气体粘度密切相关。研究结果可为新型环保气体C4F7N在瓷柱式断路器中的应用提供理论依据,对于新型环保绝缘气体在高压断路器温升方面替代SF6具有重要意义。     

纳米金属粉在火炸药中应用进展

高活性、高热值纳米金属粉的应用是提高火炸药产品性能的重要途径.综述了纳米金属粉对推进剂、凝聚相炸药、云爆炸药、铝热剂的性能提高作用,总结了纳米金属粉的几种改性方法,如纳米金属/聚合物复合、纳米金属/炭复合、小分子助剂表面包覆、高分子聚合物表面接枝、气相沉积、颗粒微观整形等,指出了纳米金属粉应用研究的重点方向:纳米硼粉、...     

高压开关柜的在线监测和故障诊断

介绍了高压开关柜的故障表现及其原因 ,指出了在线监测的对象和方法 ,分析了开关柜的特性及其与故障的关系 ,并介绍了几种故障诊断方法。     

气体开关电弧物性参数计算及特性仿真研究与应用

电弧物理与特性控制是电力开关设备领域的基础和关键科学技术问题,几十年来国内外学术界和工业界开展了大量的研究工作,有力地支撑了高性能电力开关设备的研发和行业的技术进步.本文面向高、低压气体开关,针对空气、SF6及其替代气体,从电弧物性参数(包括热动属性、输运系数、碰撞截面、热态临界击穿场强等)、电弧磁流体动力学建模仿真及...     

金属丝尺寸对单丝电爆炸能量沉积阶段影响的数值模拟研究（英文）

The initial stage of wire array Z-pinch,i.e.the energy deposition stage in single wire electrical explosion,plays a very important role in the performance of the whole Z-pinch process.In this paper,this stage was modeled and simulated.Based on a mathematic model coupled with external circuit,the influence of wire dimension on the waveforms of current and voltage and the voltage-peak time in the energy deposition stage was studied.The calculated specific power indicates that time of the energy deposition extends with wire length quadratically.For normal wire dimension of wire array Z-pinch,the energy deposition time decreases slowly with the decreasing wire diameter,until approaches a minimum depended on the wire length.     

真空直流断路器高速操动机构的研究

针对舰船直流系统短路电流大、短路时间常数小的特点,对基于人工过零原理的真空直流断路器的高速操动机构进行了仿真和实验研究。该高速操动机构利用涡流效应产生电磁斥力,推动运动部件实现高速动作。笔者建立了电磁斥力机构的三维有限元模型,对其动态过程进行了仿真分析;根据仿真设计的结构参数制作了实验样机,实验样机的线圈电流波形以及机械运动特性的测试结果与仿真结果较为吻合。     

Numerical Simulation of High-Current Vacuum Arc with Consideration of Anode Vapor

A high-current vacuum arc (HCVA) with the consideration of anode vapor is mod-eled and simulated. First, from the HCVA column model, the heat flux density to the anode is obtained, which is put into the anode activity model, and the parameter distributions (such as the vapor temperature and velocity) of anode vapor are obtained from the simulation results of the anode activity model. Then, by iterating and calculating the HCVA column model and anode activity model, the interaction between the HCVA column and the anode vapor is simulated and analyzed. In the simulation, the distribution of the axial magnetic field (AMF) generated by the electrode system is calculated by software ANSYS. The simulation results show that the influence of anode vapor on the parameter distributions in the arc column is significant. The simulation results are also compared with the vacuum arc photograph.