400kV换流变压器阀侧套管内绝缘计算

本文对400k V换流变压器阀侧套管内绝缘设计进行了研究,对电容芯子用油浸纸绝缘材料进行了介电常数和直流电导率测量,依据试验得到的参数在各种工况下对套管进行了电场仿真计算。     

采用有限差分求解高压直流输电线路空间离子流场的新方法

针对高压/特高压直流输电线路空间离子流场及合成电场进行计算,基于P.Sarma Maruvada等人提出的沿电力线弧长坐标求解空间离子浓度的模型,建立变系数微分方程组及其边界条件。对于微分方程组的求解,提出采用有限差分方法,将原微分方程组转化为非线性代数方程组进行求解。该方法降低了方程求解难度,提高了计算速度,并适用于单极性和双极性空间离子流场的求解。     

动车组车顶绝缘子电场分布特性研究

动车组车顶绝缘子作为车顶的主要绝缘设备,其可靠性直接影响动车组的正常运行。文中基于ANSYS有限元软件分析了车顶绝缘子结构对其电场分布的影响,通过分析洁净状态下和水滴附着状态下绝缘子的电位和电场,得到伞裙结构对绝缘子电场分布特性的影响。结果表明,绝缘子顶部大小伞裙结构的不同配合方式会影响绝缘子的电场分布,尤其水滴附着状态下,绝缘子顶部采用大伞裙结构的会增加绝缘子电场强度,随着电场强度的增加,增加了绝缘子顶部发生局部放电的可能性。     

一款800V VDMOS终端结构的设计

设计了一款800 V VDMOS终端结构,采用场限环(FLR)与场板(FP)相结合的方式,在场限环上添加多晶硅场板与金属场板,有效地降低了表面电场峰值。通过调整终端结构,在135μm的有效终端长度上实现了848 V的击穿电压,最大表面电场为2.34×105 V/cm,小于工业界判断器件击穿场强标准(2.5×105 V/cm),且电场分布比较均匀,终端结构的稳定性和可靠性高。     

有强内电场的GaN-基阶梯量子阱中的线性与非线性光吸收

采用密度矩阵方法,考察了带强内建电场GaN-基阶梯量子阱中的线性与非线性光吸收系数.基于能量依赖的有效质量方法,在考虑了带的非抛物性情况下,推导了结构中的精确解析的电子本征态,给出了系统中简单解析的线性与非线性光吸收系数表达式.以AlN/GaN/AlxGa1-xN/AlN阶梯量子阱为例进行了数值计算.结果发现阶梯量子阱的阱宽Lw、阶梯垒宽Lb、阶梯垒的掺杂浓度x的减小将提高体系的吸收系数.而且,随着Lw,Lb和x减小,吸收光子的能量有明显的蓝移,总吸收系数的半宽度及饱和吸收强度均减小.计算获得的部分结果与最近的实验观察完全一致.     

强电场作用半导体非平衡载流子输运的瞬态特性研究

根据量子统计理论,结合材料的晶格结构和能带特点,研究了半导体材料电子态的微观结构及非平衡载流子的量子统计分布特性;分析了电子-声子相互作用的微观状态和弛豫过程,对强电场作用下非平衡载流子的分布函数、弛豫过程及输运过程的非线性特性和瞬态特性进行了研究,揭示出非平衡载流子的微观相互作用及瞬态输运机理.     

用于光子计数的InGaAs/InP SPAD设计

重点研究了InGaAs/InP SPAD的隧道贯穿电场、雪崩击穿电场、雪崩宽度与过偏电压的关系,提出了过偏电压的计算方法.分析了InGaAs/InP SPAD的基本特性即探测效率、暗计数率与其过偏电压、工作温度、量子效率、电场分布的依赖关系,提出了一种单光子InGaAs雪崩二极管的设计方法.设计制作了InGaAs/InP SPAD,并在门控淬灭模式下进行了单光子探测实验.结果表明:对于200m的SPAD,在过偏2 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE) 20%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)20 kHz;对于50m的SPAD,在过偏2.5 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE) 23%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)2 kHz.最后对实验结果进行了分析和讨论.     

含圆柱形衬砌直角域压电体的动力反平面特性

探讨了直角域附近一圆形衬砌对压电材料的反平面动力学行为的影响.通过利用镜像法对直角域情况进行等效处理到全空间中,在复数域中利用衬砌周围的边界条件构造方程求解未知系数,并通过编程进行最终的数值计算得出压电材料在衬砌周围的动应力和电场集中系数.在数值计算中,重点讨论了衬砌和基体为不同材料、衬砌和基体电极化方向相同和不同时,它们随压电材料物理系数、结构几何参数,以及入射波的频率变化的计算结果.结果表明,在SH波的作用下,压电材料在衬砌周围的动应力集中系数和电场集中系数都有一定的相似性,并且沿衬砌周围有规律的分布,然而在入射波的频率较低时二者的值相对较大,同时计算结果还与全空间衬砌下的计算结果有一定的相似性.     

非对称双曲面线形离子阱的设计及性能研究

为提升离子阱质量分析器的分析性能,本文提出一种非对称双曲面线形离子阱结构,通过优化离子出射方向上x电极的单向拉伸距离Δr_a,引入合理的非对称射频电场,从而提高离子单向出射效率。利用SIMION和AXSIM模拟软件分析非对称双曲面线形离子阱的内部电场分布、离子运动轨迹及模拟质谱图。结果表明,在性能优化的对称双曲面线形离子阱结构的基础上,其中1个x电极单向拉伸Δr_a=0.8 mm时,通过优化AC频率和扫描速率等参数,非对称双曲面线形离子阱的离子单向出射率可达90%以上,同时m/z 609离子的质量分辨率超过5 100。经优化几何结构后的非对称双曲面线形离子阱可在保证高质量分辨率的情况下,大幅提高离子检测效率,这在小型化质谱仪的开发中具有显著的优势。     

电解加工小孔方案优化及实验研究

小孔法是工程中残余应力测量最常用的方法,传统机械加工小孔会引入塑性变形与附加应力,影响测量结果的准确性.采用无应力产生的电解加工方法进行小孔加工在残余应力测试方面具有显著优势.利用不受加工结构限制的3D打印技术制造中空循环电极,搭建动液电解加工小孔装置;利用Fluent软件进行流场仿真,以电解加工表面电解液流速大小和流场均匀性为评价标准,优化中空循环电极内部流道结构;根据流场与电场仿真结果表明中空循环电极环形隔板壁角β对电解加工精度有较大影响.以纯铁(DT4E)为实验材料,进行不同壁角β下电解加工小孔实验,壁角β为60°时小孔孔形最佳.