降弓电弧对接触线侵蚀的仿真研究

接触线是牵引供电系统必不可少的一环,降弓电弧可能导致站内接触线断线,而接触线断线又会造成接触网失电,使得列车停运,甚至引发接触网垮网等严重事故。因此,有必要开展降弓电弧对接触线侵蚀的相关研究。论文仿真研究了降弓过程中降弓电弧对接触线的侵蚀特性,分析了降弓电弧电流及不同驱动力对接触线熔池形成和熔池流动特性的影响。结合降弓电弧模型,建立了接触线传热和流体流动分析模型。研究发现:随着降弓过程的进行,注入接触线的热流密度幅值逐渐减小,接触线表面的电弧压力逐渐升高。接触线熔池面积和熔池流动速度随着电弧电流的增大而逐渐增大。此外,降弓电弧电流越大,接触线开始熔化的时间就越早。相对于电弧压力和表面张力,Marangoni效应会显著改变接触线熔池面积和熔池流动速度。通过改变接触线材料的氧元素含量可以控制Marangoni张力系数,进而提高接触线的抗烧蚀能力。研究结果可为提高接触线的抗烧蚀能力提供理论支撑。