油井电磁清蜡器中电磁-热耦合场的数值模拟

为了减少感应加热对电磁清蜡器腔管的热蚀,提高电磁清蜡器的使用寿命,在分析油井电磁清蜡器感应加热过程的基础上,利用ANSYS的APLD语言建立了电磁清蜡器的电磁热耦合场有限元模型.重点对油井电磁清蜡器处理腔管中的电磁—热耦合场进行了仿真分析,得出了腔管内外壁的温度分布规律.仿真结果表明:电磁感应加热5s,钢管表面温度升高至175.128℃;加热10s钢管表面温度达到了343.286℃,避免了常规电阻式加热钢管明显的温升滞后现象,体现了电磁感应加热的升温速度快的特点,20s后钢管内的温度分布比较均匀,钢管总体温度在490～ 569℃的范围内,钢管内壁与钢管表面温差在77.323℃以下.     

输电线路新型电磁防除冰

针对当前国内外高压输电线路除冰时需要线路停运,且需要较多的人力、物力、劳动强度大和危险等特点,提出了一种不停电电磁防除冰方法。基于高频电磁感应技术和热传导理论,建立了高压输电线路的防除冰物理模型,利用ANSYS参数化语言APDL进行编程,对输电线路物理模型中的电磁-热现象进行了耦合数值计算。通过对比不同电磁参数下输电线路温度的分布和变化情况,找到了影响输电线路温度变化的主要电磁参数,包括高频电流的频率、高频电流密度、感应线圈间距、感应线圈长度、感应线圈厚度和感应加热时间。据此对线圈尺寸进行了优化设计,使输电线路温度在0℃以上能够有效防除冰。     

双晶压电悬臂梁俘能器的建模与仿真

针对双晶片悬臂梁式压电俘能器的优化问题,考虑悬臂梁末端位移与质量块质心位移的差异,对Roundy数学模型进行了修正.通过ANSYS有限元软件对俘能器建模并进行模态分析和谐响应分析,当质量块长度逐渐变大时,修正后数学模型对俘能器一阶固有频率和输出电压有更好的预测精度.研究了质量块形状和负载对俘能器输出特性的影响规律,发现在质量块质量不变时,提高质量块的质心高度能提高俘能器的发电能力,对俘能器的结构优化具有借鉴意义.     

等离子体中基本粒子在均匀电磁场中失稳运动的预防

通过分析从等离子体发生器中喷出的等离子体在均匀、恒定和相互正交的电场和磁场中的加速运动情况,发现一些失稳运动．失稳运动的产生使带电粒子的运动分散且速度减慢,严重影响等离子体推力的提高．经研究发现,电场强度的变化不会引起失稳运动的产生,而磁场改变带电粒子运动的周期,它对带电粒子稳定运动起着至关重要的作用．     

一种检测金属电导率的新方法

针对目前国内外金属电导率检测仪器必须由标准试块标定,且检测对象限制在所给标准试块的电导率范围内的状况,从理论上提出了一种检测金属电导率的新方法,即根据已知的散射场阻抗值,采用数值计算法反推出金属的电导率,以克服现有金属电导率检测仪器必须采用标准试块标定的局限性,扩大了被检测材料的范围,研制出实验性的电导率检测仪器.使用该仪器进行的实验表明,该检测方法可行,检测仪器可靠.     

输电线路新型电磁防除冰

针对当前国内外高压输电线路除冰时需要线路停运,且需要较多的人力、物力、劳动强度大和危险等特点,提出了一种不停电电磁防除冰方法。基于高频电磁感应技术和热传导理论,建立了高压输电线路的防除冰物理模型,利用ANSYS参数化语言APDL进行编程,对输电线路物理模型中的电磁-热现象进行了耦合数值计算。通过对比不同电磁参数下输电线路温度的分布和变化情况,找到了影响输电线路温度变化的主要电磁参数,包括高频电流的频率、高频电流密度、感应线圈间距、感应线圈长度、感应线圈厚度和感应加热时间。据此对线圈尺寸进行了优化设计,使输电线路温度在0 ℃以上能够有效防除冰。     

船用等离子体推进器的初步设计

为了解决原有船舶推进方式存在的缺陷,设计了包括等离子体发生器和等离子体加速器两部分的船用等离子体推进器,并分析了以水为推进剂等离子体发生器内起弧放电过程、起弧放电条件和热量平衡关系;建立了等离子体加速器的物理模型。设计等离子体发生器时,要求等离子体发生器内水电阻尽量大,保证等离子体发生器电极间能起弧放电;要求等离子体发生器电极间的空腔尽量大且水在发生器内停留时间足够长,以便从电源处获得足够多的能量,保证发生器喷口处的喷出物为等离子体和气体混合物。为提高等离子体向后喷射的速度和等离子体的集中程度,在发生器出口处的等离子体运动区域引入均匀恒定相互正交的电磁场,以此来约束和加速等离子体,从而克服了从等离子体发生器中喷出的等离子体分散和推力不大的缺点。     

水中交流电弧放电特性测试与仿真

为了探讨交流电弧放电在废水处理中的应用,将经典的Mayr和Cassie电弧微分方程模型以串联电阻的方式联合起来,并针对液态工质的特点引入了最小电导参数,建立了适合水中交流电弧的数学模型;采用Matlab/Simulink软件将电弧数学模型转换为电路模型,对放电伏安特性进行了仿真分析;改变数学模型中的最小电导,分析了其对仿真结果的影响。研究表明,水中交流电弧放电存在气液两相放电,水的气化程度越大放电波形畸变越大,稳定的电弧放电实质上发生在水蒸气中,实测与仿真的电弧放电波形基本一致。最小电导参数与废水的电导率密切相关,电导率越小,电弧重燃电压越大,稳定燃弧电压越小。     

高压外绝缘试验环境修正及其程序化

介绍了海拔高度和大气条件对高压产品外绝缘试验电压的影响及影响机理。针对在环境修正过程中繁琐的手工计算过程,为了减少试验误差,提高工作效率,根据试验校正原理,利用VISUALBASIC6.0可视化程序平台开发出一种应用软件。实际应用证明,该软件在实用性以及可操作性方面都非常有效。     

高频高压交流电源的研制

传统的工频升压高压电源体积和重量均很大且性能差、效率低,此外还对电网注入大量谐波,不适合科研及现代工业应用中的实际需要。为解决以上问题,研究了高频高压交流电源的系统结构及工作原理,采用先进的低压交流电弧技术、高频开关电源技术、单片机控制和阶段式电流保护技术,应用并改进新型电源电路拓扑结构,研制了一种应用于水中产生等离子体的高频高压交流电源。设计高频高压变压器是该电源的难点,对此进行了重点介绍并根据实测数据进行了电源的仿真分析,最后给出了样机的实测电压波形。实验结果表明,设计中应用的新型变换技术较好地解决了预研问题,从而证明了设计的可行性,为进一步完善电源系统提供了充分的依据。该高压电源频率10~30 kHz连续可调,具有体积小、重量轻、系统运行安全及控制方便等优点。