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自激振荡型气动喷嘴实验及数值模拟研究

自激振荡型气动喷嘴实验及数值模拟研究

作者：潘哲哲燕山大学

学位级别：硕士

自激振荡脉冲射流是一种新型的射流形式,具有高效、节能等优点,可应用于矿产开采、污垢清洗、天然气输送等领域。自激振荡喷嘴具有结构简单、体积小、利用自身特殊结构、无需外加激励就能产生脉冲射流的特点。作为自激振荡脉冲射流系统... 详细信息

自激振荡脉冲射流是一种新型的射流形式,具有高效、节能等优点,可应用于矿产开采、污垢清洗、天然气输送等领域。自激振荡喷嘴具有结构简单、体积小、利用自身特殊结构、无需外加激励就能产生脉冲射流的特点。作为自激振荡脉冲射流系统的核心部件,国内外学者对以水为介质的自激振荡喷嘴做了深入研究,但是针对完全气体介质的自激振荡喷嘴的研究很不充分,因此本文通过理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法,对气动型自激振荡脉冲喷嘴射流特性进行研究。首先,总结了自激振荡脉冲射流的研究背景、研究意义以及国内外研究现状;阐述了本课题的主要工作;对自激振荡脉冲射流的频率特性和喷嘴固有频率进行了基础理论分析,分别得出了频率表达式,获得了产生自激振荡脉冲射流的有效反馈条件。其次,介绍了实验内容和目的、实验装置和采集系统;通过对自激振荡脉冲射流流场进行实验研究,分析了腔室长度、腔室直径等结构参数和喷嘴入口压力等运行参数对自激振荡脉冲射流效果的影响,进而确定产生自激振荡脉冲射流的最优结构参数和运行参数。然后,介绍了计算流体动力学软件、数值模型和计算方法;基于延迟脱体涡模拟方法(Delayed Detached-Eddy Simulation,DDES),采用ANSYS FLUENT 14.5进行数值模拟,针对上下喷嘴直径比、腔室长度、腔室直径等结构参数和喷嘴入口压力、入口湍流强度等运行参数对自激振荡脉冲射流效果的影响;通过分析振荡腔室的压力场和速度场,解释了自激振荡脉冲射流的发生机理。最后,总结全文的研究结果,指出不足,确定进一步研究方向。

关键词：自激振荡气动喷嘴结构参数实验研究数值模拟 DDES

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不同影响因素下的导线与绝缘子覆冰特性

高电压技术 2019年第9期45卷 2904-2910页

作者：马晓红穆青青曾华荣南敬赵超潘哲哲贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵阳550000 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 中国电力科学研究院有限公司电网环境保护国家重点实验室武汉430074

绝缘子串是输电线路的重要部件,绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行。国内外对输电线路的覆冰形成机理、覆冰过程以及覆冰闪络特性进行了大量研究,但对绝缘子与导线的覆冰状态等效性研究甚少。为掌握导线与绝缘子覆冰特征参数的等效... 详细信息

绝缘子串是输电线路的重要部件,绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行。国内外对输电线路的覆冰形成机理、覆冰过程以及覆冰闪络特性进行了大量研究,但对绝缘子与导线的覆冰状态等效性研究甚少。为掌握导线与绝缘子覆冰特征参数的等效性关系,通过开展不同风速、含水量、环境温度等影响因素下绝缘子与导线覆冰试验,并分析各因素对导线与绝缘子的覆冰状态影响,得出导线与绝缘子覆冰程度等效性关系。结论如下:在风速0~4m/s内,导线和绝缘子覆冰厚度随着风速的增大而增加,在绝缘子的冰棱未桥接前其冰棱增长速度大于导线冰棱增长速度;在环境温度–4~–10℃范围内,导线与绝缘子的覆冰状态随着温度的降低而增大,导线与绝缘子覆冰厚度与冰棱增长方式与覆冰类型有关;在含水体积质量为36~72 g/m^3范围内,导线与绝缘子的覆冰增长方式和增长趋势也具有一致性,并提出一种导线与绝缘子的覆冰等效性关系。研究结论可为输电线路绝缘子覆冰状态评估与冰灾预警系统的实现提供参考。

关键词：绝缘子覆冰导线覆冰覆冰程度环境温度等效关系

基于光学方法的“零排放”SF_6现场检测技术研究

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工业安全与环保 2017年第12期43卷 91-95页

作者：刘晓波潘哲哲国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

研究基于光学方法的SF_6分解产物检测技术,包括基于红外吸收的SF_6纯度检测、基于紫外荧光的SO_2检测及基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectrum)的H_2S,CO检测技术。进而研制"零排放"检测装置,进行标定、温度及流量补偿以... 详细信息

研究基于光学方法的SF_6分解产物检测技术,包括基于红外吸收的SF_6纯度检测、基于紫外荧光的SO_2检测及基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectrum)的H_2S,CO检测技术。进而研制"零排放"检测装置,进行标定、温度及流量补偿以及各类气体的检测等试验,结果发现SF_6纯度检测数据的精度在0.04%之内,H_2S和SO_2的检测精度在2%以内,CO的检测精度在1%以内,符合相关检测标准。所研制的设备具有检测精度高、响应时间短、安全环保等特点。

关键词：零排放红外吸收紫外荧光 TDLAS

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全光纤微风振动监测传感器研制

高压电器 2016年第5期52卷 109-115页

作者：陈文轩覃兆宇潘哲哲沈杨武汉市第十五中学武汉430070 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

笔者研究了基于光纤传感原理的输电线路微风振动在线监测技术,通过理论计算验证了以植入光纤光栅的悬臂梁为主体结构的新型无源传感器设计的可行性,依据计算结果指导成功试制出首个光纤光栅式微风振动监测传感器,同时根据光纤光栅的应... 详细信息

笔者研究了基于光纤传感原理的输电线路微风振动在线监测技术,通过理论计算验证了以植入光纤光栅的悬臂梁为主体结构的新型无源传感器设计的可行性,依据计算结果指导成功试制出首个光纤光栅式微风振动监测传感器,同时根据光纤光栅的应力变化与导线微风振动中振幅及频率的变化情况对传感器进行了标定。标定后的系统经过实验室试验以及实际挂网运行验证可有效检测微风振动,并且文中设计的传感器完全满足频率为0~150 Hz、振幅为0~0.6 mm的输电线路微风振动监测规程。

关键词：光纤光栅无源传感微风振动监测应力监测

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自激振荡型气动喷嘴的实验及数值模拟研究

液压与气动 2020年第2期44卷 15-22页

作者：胡建军潘哲哲杨子文姚静燕山大学建筑工程与力学学院河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

设计并加工了一种自激振荡型气动喷嘴,通过开展实验研究,探讨了该喷嘴的无量纲结构参数长径比、腔径比以及运行参数对自激振荡效果的影响。运用延迟分离涡模拟方法,对自激振荡型喷嘴的内外流场进行了非定常数值模拟研究,揭示了自激振荡... 详细信息

设计并加工了一种自激振荡型气动喷嘴,通过开展实验研究,探讨了该喷嘴的无量纲结构参数长径比、腔径比以及运行参数对自激振荡效果的影响。运用延迟分离涡模拟方法,对自激振荡型喷嘴的内外流场进行了非定常数值模拟研究,揭示了自激振荡脉冲射流的产生机理。结果表明:内置特定空腔结构的气动喷嘴可以实现出口压力的高频振荡,实验工况范围的最优参数组合为长径比、腔径比,振荡频率达104数量级,振荡的标准差离散系数的范围为0.02~0.36。非定常计算结果表明,喷嘴空腔内锐边结构对高速射流剪切,造成不稳定涡系周期性产生、迁移和湮灭是喷嘴内外流场压力振荡产生的根源。

关键词：自激振荡型气动喷嘴结构参数实验研究数值模拟

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环保型SF_6现场检测技术研究

工业安全与环保 2017年第9期43卷 56-59页

作者：张英刘晓波史会轩潘哲哲贵州电力试验研究院贵阳550002 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

如何诊断电气设备内部的SF_6气体状态对于保证电气设备正常运行至关重要。主要诊断方法为SF_6绝缘设备分解产物测量,但是现有检测方法存在响应速度慢、气体交叉、使用寿命短、检测尾气污染等弊端。基于此,提出环保型SF_6现场检测技术,... 详细信息

如何诊断电气设备内部的SF_6气体状态对于保证电气设备正常运行至关重要。主要诊断方法为SF_6绝缘设备分解产物测量,但是现有检测方法存在响应速度慢、气体交叉、使用寿命短、检测尾气污染等弊端。基于此,提出环保型SF_6现场检测技术,研制了环保型SF_6现场检测装置,采用光学方法对SF_6纯度、微水、SO_2、H_2S和CO等气体进行检测,并在系统后端设计尾气回收装置。研制的设备在都匀变电站应用并进行了相关测试。结果表明,微水测试精度小于2.5×10^(-6),SF_6纯度测试精度小于1%,SO_2检测精度小于1.5×10^(-6),H_2S测试精度小于2.5×10^(-6),CO测试精度小于0.3×10^(-6),符合该领域检测标准。

关键词：环保型 SF6 分解产物光学检测技术尾气回收

极寒条件下输电线路弧垂在线监测技术研究应用

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电测与仪表 2018年第1期55卷 60-64页

作者：钱文晓张俊双李硕刘辰涂洁潘哲哲国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院呼和浩特010020 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

文章研究现有接触式和非接触式弧垂传感技术,对比图像特征提取式、超声波测距式、激光测距式等三种传感器的低温运行性能,试验结果显示激光测距式弧垂传感器在各温度下具有较小的测量误差,在极寒条件下优势更突出。在此基础上,研制极寒... 详细信息

文章研究现有接触式和非接触式弧垂传感技术,对比图像特征提取式、超声波测距式、激光测距式等三种传感器的低温运行性能,试验结果显示激光测距式弧垂传感器在各温度下具有较小的测量误差,在极寒条件下优势更突出。在此基础上,研制极寒条件下输电线路弧垂在线监测系统,并在呼伦贝尔根河、海纳尔、满洲里等地应用,通过监测数据对比,文章研制的在线监测系统整体无故障率高于通用型输电线路弧垂在线监测系统,且监测数据未出现中断和丢包,装置整体稳定性好。文中研究成果为我国输电线路监测装置在极寒条件下的运行设计提供依据,有效预防、减少输电线路事故的发生,具有广泛的社会效益和明显的经济效益。

关键词：极寒条件弧垂传感技术低温试验在线监测

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光纤布里渊分布式输电线路覆冰识别技术

光电工程 2016年第10期43卷 6-11页

作者：覃兆宇刘卫新潘哲哲史会轩陈勇钱进刘晓波费婵国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 武汉大学电气工程学院武汉430072 国网新疆电力公司电力科学研究院乌鲁木齐830011 中国电力科学研究院武汉430074

本文研究了基于光纤布里渊散射的光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)覆冰识别技术,在热力学理论推导的基础上,使用Comsol Multiphysics软件对导线温度分布进行有限元仿真分析,最终得出覆冰区段较非... 详细信息

本文研究了基于光纤布里渊散射的光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)覆冰识别技术,在热力学理论推导的基础上,使用Comsol Multiphysics软件对导线温度分布进行有限元仿真分析,最终得出覆冰区段较非覆冰区对环境温度变化迟滞的结论,并根据一段时间内缆线温度变化识别出输电线路覆冰状况。基于研究结果,本文在布里渊时域反射计的基础上设计了一套基于光纤布里渊散射原理的分布式光纤覆冰识别系统,解决传统监测系统电源不足、电磁干扰等问题,并在昭通挂网运行,监测范围达到75 km,温度监测精度达到±2℃。

关键词：光纤布里渊散射布里渊时域反射计分布式光纤传感有限元仿真覆冰识别

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输电线路大范围冰害事故分析及对策

通信电源技术 2018年第3期35卷 245-246页

作者：马晓红穆青青潘哲哲贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州贵阳550002 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430074

自从进入电气时代,电力能源成为人们生活生产的必需品。而随着人们生产生活水平的提高,电力用量也在逐年增加,电力公司面临挑战,如输电线路的建设是非常庞大繁杂的工程,而大多数的输电线路处在高山高寒地带,受到自然因素的影响会导致线... 详细信息

自从进入电气时代,电力能源成为人们生活生产的必需品。而随着人们生产生活水平的提高,电力用量也在逐年增加,电力公司面临挑战,如输电线路的建设是非常庞大繁杂的工程,而大多数的输电线路处在高山高寒地带,受到自然因素的影响会导致线路输电中断,影响人们的生活和生产安全,因此,输电线路的质量,关乎到整个工程的质量水平。文中分析和研究了输电线路中大范围冰害事故的问题,提出了解决问题的措施。

关键词：输电线路大范围冰害事故分析对策