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低气压下全氟己酮弥散特性研究

低气压下全氟己酮弥散特性研究

作者：王之媛中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

为顺应哈龙机载灭火系统替代的发展趋势,本文耦合VOF-DPM雾化模型与汽化模型数值模拟方法,利用喷雾自主变温实验验证平台,研究了在低气压、多温度场景下全氟己酮的弥散性能,厘清了低气压下全氟己酮弥散机理。本文主要研究内容如下:首先... 详细信息

为顺应哈龙机载灭火系统替代的发展趋势,本文耦合VOF-DPM雾化模型与汽化模型数值模拟方法,利用喷雾自主变温实验验证平台,研究了在低气压、多温度场景下全氟己酮的弥散性能,厘清了低气压下全氟己酮弥散机理。本文主要研究内容如下:首先构建了多气压梯度、多温度梯度工况下全氟己酮弥散数值模型。针对全氟己酮释放过程雾化、汽化的阶段特征,采用UDF技术获取全氟己酮雾化液滴的生成时刻、速度、粒径、位置等数据,首次构建了雾化与汽化耦合的全氟己酮弥散模型;结合稳压喷射实验装置,对常温常压环境下的全氟己酮雾化锥角以及喷嘴出口处质量流量进行初步实验验证,两者误差均在5%以内,验证了本模型的可靠性。其次研究了基于VOF-DPM雾化模型的全氟己酮多气压、多温度梯度环境下的雾化特性。针对三种气压(101 k Pa、75 k Pa与49 k Pa)与五种温度(-5℃、5℃、15℃、25℃与35℃),分析了全氟己酮液相破碎过程的现象学特征以及雾化粒径特征,发现全氟己酮一次破碎是由KH-RT不稳定性所主导;随着环境气压降低、空气密度减小,液滴与空气相互作用减弱,全氟己酮二次破碎即连续液相破碎效果变差,当环境气压由101 k Pa降至75 k Pa、49 k Pa时,全氟己酮雾化液滴粒径分别增加37.99%、48.61%。再次研究了基于组分输运方程的全氟己酮宽气压环境下的汽化特性。针对三种环境气压(101 k Pa、75 k Pa与49 k Pa)下的汽化特性,分析了全氟己酮扩散分布特征与浓度分布特征,发现全氟己酮蒸汽浓度随环境气压的降低而降低,当气压由101 k Pa降至49 k Pa时,其浓度减少了15.38%。其原因是因为环境气压降低减弱雾化效果,二次破碎产生的液滴数量减少,进而导致全氟己酮的蒸汽浓度降低。最后通过实验验证了全氟己酮雾化与汽化耦合的弥散模型可靠性。本文搭建喷雾自主变温实验平台,验证了不同环境温度(25℃、50℃、70℃与90℃)下全氟己酮的粒径以及速度场变化规律,并与数值模拟计算结果进行对比,发现二者耦合度较高。喷雾的高速区域随着环境温度的升高逐渐增大,全氟己酮液滴粒径减小率随着轴向距离增大而增大,变化率在20.81%至28.61%之间。本课题研究可以证明:全氟己酮在低气压、多温度场景下均有良好的弥散性能,可适用于多气压多温度梯度环境,为民机灭火系统的设计提供理论和技术支撑。

关键词：低气压全氟己酮数值模拟实验验证弥散特性

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低气压下复合绝缘子表面干燥带放电时频特征

高电压技术 2014年第8期40卷 2348-2352页

作者：刘勇杜伯学王荣亮张黎明天津大学电气与自动化工程学院天津300072 天津市电力公司检修公司天津300250 天津市电力公司电力科学研究院天津300041

低气压环境下复合绝缘子的干燥带放电特征研究对其在高海拔地区的广泛应用具有重要的理论意义与应用价值。为此，选用取自硅橡胶复合绝缘子的试样，采用减压装置在人工模拟大气环境实验系统下分别模拟100～40kPa等7个不同气压环境，采用... 详细信息

低气压环境下复合绝缘子的干燥带放电特征研究对其在高海拔地区的广泛应用具有重要的理论意义与应用价值。为此，选用取自硅橡胶复合绝缘子的试样，采用减压装置在人工模拟大气环境实验系统下分别模拟100～40kPa等7个不同气压环境，采用NaCI盐溶液分别模拟电导率为2．5mS／cm和5．0mS／cm的污秽等级，研究了不同低气压与污秽等级下复合绝缘子表面干燥带放电的时频特征。结果表明：随着气压的降低，复合绝缘子表面较易形成干燥带，进而引发干燥带放电，但放电发生区域较小，放电强度减弱；在不同低气压环境下，干燥带放电频率主要集中在1kHz以下，但是随着气压的降低，干燥带放电电流中的基波分量增大，谐波分量呈现减小的趋势，干燥带放电的累积电量减小。

关键词：高海拔低气压复合绝缘子干燥带放电时频特征放电量

低气压下翅片管换热器空气侧传质特性实验研究

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制冷学报 2021年第5期42卷 104-110页

作者：苑云潇张良柳建华张嘉文刘旗上海理工大学制冷技术研究所上海200093 空调国际上海有限公司上海200001

本文实验研究了两个具有不同翅片间距的平翅片管式换热器在低环境气压以及析湿工况下空气侧的传质特性,在环境气压为40~100 kPa,换热器入口空气风速为0.5~4 m/s,入口空气相对湿度为50%~90%,入口空气干球温度为27℃,水流速为1.65 m/s的... 详细信息

本文实验研究了两个具有不同翅片间距的平翅片管式换热器在低环境气压以及析湿工况下空气侧的传质特性,在环境气压为40~100 kPa,换热器入口空气风速为0.5~4 m/s,入口空气相对湿度为50%~90%,入口空气干球温度为27℃,水流速为1.65 m/s的实验工况下,分析了环境气压、换热器迎面风速、翅片间距及入口空气相对湿度对换热器空气侧传质特性的影响。结果表明:低气压环境下,迎面风速、翅片间距以及相对湿度对换热器空气侧传质因子的影响趋势与常压下的研究一致;研究工况下,环境压力从40 kPa升至100 kPa时,空气侧传质因子下降幅度为18.2%~23.6%;在较低迎面风速和环境气压下,翅片间距和换热器入口空气相对湿度对换热器空气侧传质特性的影响更加显著。

关键词：低气压析湿工况传质翅片管换热器

低气压直流电压下流注放电特性与极性效应的反转

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电工技术学报 2018年第13期33卷 3080-3088页

作者：杨亚奇李卫国华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

为研究低气压直流电压下流注放电特性与极性效应反转现象,利用低气压放电实验平台对0.1~10 kPa气压范围内50~200 mm棒-板间隙进行正、负极性直流放电实验研究,得到不同间隙和电压形式下的击穿电压U与气压p的关系曲线,并对流注放电通道... 详细信息

为研究低气压直流电压下流注放电特性与极性效应反转现象,利用低气压放电实验平台对0.1~10 kPa气压范围内50~200 mm棒-板间隙进行正、负极性直流放电实验研究,得到不同间隙和电压形式下的击穿电压U与气压p的关系曲线,并对流注放电通道外部特征以及低气压直流电压下极性效应随气压的变化规律进行分析。研究结果表明:0.1~10 kPa气压范围内,正、负极性直流电压下流注外形变化显著。正极性直流电压下正流注伸长程度随气压升高逐渐增加;负极性直流电压下间隙击穿由正、负流注共同完成,且随气压升高正、负流注伸长程度逐渐增加。负极性直流电压下50 mm和100 mm间隙阳极板电极表面自组织电离过程引发正流注是造成极性效应反转的原因,而150 mm和200 mm间隙阳极板电极自组织电离过程同时引发的多个正流注是造成极性效应反转的原因。研究结果为探讨空间环境低气压放电特性提供参考。

关键词：低气压直流电压流注放电空间电荷极性效应

高原低气压对道路工程混凝土性能的影响及原因

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中国公路学报 2021年第9期34卷 194-202页

作者：李扬王振地薛成白永厚王玲中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 北京建筑材料科学研究总院有限公司固废资源化利用与节能建材国家重点实验室北京100041 中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065 中交二公局第四工程有限公司河南洛阳471013

为研究高原低气压对道路工程混凝土性能的影响,在拉萨(气压约60 kPa)和北京(气压约100 kPa)两地采用相同配合比的道路混凝土分别进行性能对比试验,测试了混凝土含气量、坍落度、强度、NEL法氯离子渗透系数和单面盐冻耐久性等性能指标,... 详细信息

为研究高原低气压对道路工程混凝土性能的影响,在拉萨(气压约60 kPa)和北京(气压约100 kPa)两地采用相同配合比的道路混凝土分别进行性能对比试验,测试了混凝土含气量、坍落度、强度、NEL法氯离子渗透系数和单面盐冻耐久性等性能指标,进一步测定了引气剂溶液的泡沫体积、表面张力和硬化混凝土孔结构。试验结果表明:在低气压下,引气混凝土的含气量和坍落度分别比常压下降低8%~36%和4%~9%;抗压强度和劈裂抗拉强度分别比常压下降低1.6%~14.8%和1.5%~10.8%;氯离子渗透系数比常压下增加29%~135%;可见低气压下其抗冻耐久性降低。在低气压下,引气剂溶液的表面张力比常压下增加3.0%~4.5%,溶液泡沫体积比常压下降低2%~14%,混凝土内的气体压缩系数比常压下减小,这些原因导致了低气压环境下施工的道路混凝土含气量降低,坍落度减小;与此同时,硬化混凝土平均气孔直径增大6%~18%,气泡间距系数增加45%~92%,最终使得低气压下混凝土强度、抗氯离子渗透性和抗冻耐久性降低。

关键词：道路工程混凝土耐久性气孔结构高原混凝土低气压引气剂

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低气压污秽绝缘子雷电冲击闪络特性研究

低气压污秽绝缘子雷电冲击闪络特性研究

作者：朱信翰重庆大学

学位级别：硕士

国家“十四五”规划中指出,西部铁路网建设是下一步战略骨干通道建设工程中的重点。青藏高原位于我国地理位置的第一阶梯,青藏铁路沿线的外绝缘设备长期处于高海拔、多沙尘等复杂环境下。高海拔环境条件使电气外绝缘强度下降,污秽绝缘... 详细信息

国家“十四五”规划中指出,西部铁路网建设是下一步战略骨干通道建设工程中的重点。青藏高原位于我国地理位置的第一阶梯,青藏铁路沿线的外绝缘设备长期处于高海拔、多沙尘等复杂环境下。高海拔环境条件使电气外绝缘强度下降,污秽绝缘子受雷击闪络会对铁路安全稳定运行产生严重威胁。因此,有必要对低气压条件下污秽绝缘子的雷电冲击闪络特性进行研究,为高海拔地区电气化铁路系统的外绝缘选择提供指导与依据。本文基于青藏铁路格拉段现场绝缘子积污特性测试结果为配制污秽依据,在人工气候室模拟低气压条件,对QBG-25/16(平)(编号为1型)和QBG-25/16(2000)(编号为2型)两种铁路绝缘子的雷电冲击闪络特性进行了研究,并利用高速相机对绝缘子在各种情况下的雷电冲击放电过程进行观测研究。通过上述研究,得到以下主要结论:(1)青藏铁路格拉段绝缘子自然积污等值盐密介于0.003～0.22 mg/cm,98%以上处于0～0.15 mg/cm之间;灰盐比介于0.39～26.03,74.3%以上灰盐比处于0～10之间,中位数为6.57。(2)绝缘子的正、负极性雷电冲击闪络电压与电压梯度随盐密增大、气压降低而呈幂函数下降,且1型绝缘子绝缘高度电压梯度更高,2型绝缘子爬电距离电压梯度更高,综合考虑认为2型绝缘子更适合于低气压的工作环境。(3)对绝缘子雷电冲击下放电过程进行观测与统计发现:1)干闪时初始电弧少且局部电弧出现后立即发生闪络,1型绝缘子闪络时间介于2～18μs以内,2型绝缘子闪络时间处于5～40μs之间。2)污闪时绝缘子多处位置同时出现局部电弧且有短暂电弧发展过程,1型绝缘子污闪时空气间隙电弧占比较大,闪络时间介于5～60μs,主要集中在5～20μs;2型绝缘子污闪时电弧主要沿绝缘子表面发展,闪络时间主要介于20～60μs。污秽绝缘子闪络时间均随气压降低而缩短。(4)考虑气压和盐密对污闪电压U进行电压校正并进行海拔修正,得到对于1型绝缘子,海拔每升高1 km统一爬电比距应增加8.3%～10.3%;对于2型绝缘子,海拔每升高1 km统一爬电比距应增加5.7%～7.6%。

关键词：低气压绝缘子自然积污雷电冲击放电过程

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低气压下受限空间内阴燃外在特征研究

低气压下受限空间内阴燃外在特征研究

作者：王康中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

飞机货舱火灾一直是威胁民航运输安全的主要因素之一,由于飞机在飞行以及起降的过程中货舱内气压的变化会导致舱内颗粒物浓度改变,从而使烟雾探测器产生误报,而且货舱内货物种类繁多,产生的干扰颗粒也会影响准确地报警,所以货舱火警误... 详细信息

飞机货舱火灾一直是威胁民航运输安全的主要因素之一,由于飞机在飞行以及起降的过程中货舱内气压的变化会导致舱内颗粒物浓度改变,从而使烟雾探测器产生误报,而且货舱内货物种类繁多,产生的干扰颗粒也会影响准确地报警,所以货舱火警误报率高是当前面临的主要问题。另外我国高高原机场众多,低气压、低氧环境下火灾的发展规律与平原地区有很大差异,成为火灾救援、人员逃生等过程中很大的挑战。而阴燃发生在火灾发展的初起阶段,只冒烟无明火,如果能够在火灾阴燃阶段进行极早期探测并启动灭火系统,那么事故便不会发生。因此研究低气压下的阴燃特征具有重要意义,能够为新一代机载货舱灭火系统的研发以及高高原机场的防火规范提供一定的参考。选取海拔460 m、气压96 k Pa的民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室和海拔4260 m、气压61 k Pa的康定机场高高原航空安全实验室作为实验地点,自主搭建阴燃实验平台,以瓦楞纸板、棉绳和榉木作为实验材料,设置三种加热温度(400、500、600℃),分别在常压和低气压下进行了三种材料的阴燃实验,探究了受限空间内气压、加热温度对阴燃物体的表面温度、烟气组分浓度、烟颗粒物浓度以及烟颗粒速度的影响规律。研究结果表明:三种材料在两种气压下的峰值温度均随加热温度升高而增大,最大值为瓦楞纸板的592.15℃。榉木在同一加热温度下,61 k Pa下的峰值温度更高,96 k Pa下峰值时间更久;瓦楞纸板在两种气压下的CO浓度均为最高,在400℃、61 k Pa下可达158 ppm,在400℃、96 k Pa下达到峰值的时间最短,仅用时654 s,说明瓦楞纸板的火灾危险性更大,低气压下的防火安全更应该重点关注。三种材料的CO峰值时间表现出了不同的规律,榉木的时间最久。不同条件下材料的CO、O浓度变化均不明显,因此开展极早期火灾探测更应关注CO参数;阴燃产生的烟颗粒物质量浓度在低气压下更高,同种材料在两种气压下的烟颗粒物质量浓度都随加热温度的升高而增大,相同质量的不同材料,烟颗粒质量浓度大小取决于材料的种类,棉绳最高,瓦楞纸板次之,榉木的质量浓度最低;对于烟颗粒速度,低气压下的速度普遍比常压下高,增量在0.101 m/s左右,同种气压下改变加热温度对烟颗粒速度影响不大,烟颗粒速度取决于材料种类,榉木的速度最大,瓦楞纸板次之,棉绳的速度最小,这种规律可以为空气采样式火灾探测器的设计和使用提供指导和依据。

关键词：阴燃特征低气压受限空间温度烟气组分浓度烟雾颗粒

低气压板-板与多针-板电极结构甲烷气体介质阻挡放电的对比

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高电压技术 2017年第6期43卷 1816-1821页

作者：李平穆海宝虞春艳许桂敏石兴民张冠军西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 安徽理工大学电气与信息工程学院淮南232001

为深入理解低气压板–板与多针–板电极结构甲烷气体DBD放电特性的差异,主要设计并测量了两种电极结构的放电特性,研究了放电电气参量随气体压强变化规律,测量了两种电极结构的放电区发射光谱,诊断了两种电极结构CH双原子分子的转动温度... 详细信息

为深入理解低气压板–板与多针–板电极结构甲烷气体DBD放电特性的差异,主要设计并测量了两种电极结构的放电特性,研究了放电电气参量随气体压强变化规律,测量了两种电极结构的放电区发射光谱,诊断了两种电极结构CH双原子分子的转动温度,利用转动温度近似气体温度,得到了气体温度随气压变化的规律,并对所得到的结果进行了分析和讨论。结果表明:在等气隙条件下,两种电极结构随着气压的升高放电逐渐过渡到不稳定状态,放电半径逐渐缩小,有明显的同心圆形貌;多针-板阵列结构电极相对于板–板电极结构,在电压正半周期时放电电流较大,在电压负半周时放电电流十分微弱。当气压较高时多针–板阵列结构起始放电的极间电压较低;光谱计算表明在其他条件相同条件下,多针-板阵列结构的气体温度较低。

关键词：低气压介质阻挡放电斑图放电特性光谱特性放电形貌

低气压下串联直流电弧故障电磁辐射幅值及频率特性

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中国电机工程学报 2017年第4期37卷 1071-1079页

作者：熊庆汲胜昌陆伟锋祝令瑜钟理鹏褚艳芳电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 国网成都供电公司四川省成都市610041

为了检测低气压下串联直流电弧故障,搭建了低气压下直流电弧故障试验平台,研究了不同试验条件下的直流故障电弧电磁辐射特性。利用四阶Hilbert分形天线检测直流电弧故障的电磁辐射信号,在11个气压下(96,86,76,66,56,46,36,26,16,6和0.6k... 详细信息

为了检测低气压下串联直流电弧故障,搭建了低气压下直流电弧故障试验平台,研究了不同试验条件下的直流故障电弧电磁辐射特性。利用四阶Hilbert分形天线检测直流电弧故障的电磁辐射信号,在11个气压下(96,86,76,66,56,46,36,26,16,6和0.6k Pa)对4种电极材料(黄铜、紫铜、不锈钢和铝)进行了串联直流电弧故障试验,并在低气压下对不同直径(1~7mm)和形状(尖形和平形)的黄铜电极进行了试验研究。考虑了电极移动速度对电磁辐射特性的影响。对各种试验条件下采集到的电磁辐射脉冲幅值进行了统计分析,并对电磁辐射脉冲进行了快速傅里叶变换,提取出特征频率。试验结果表明:直流电弧电磁辐射脉冲幅值随着气压、电极直径、形状和电极移动速度的改变而变化,并且具有方向性;而电磁辐射脉冲的特征频率范围(36~41MHz)与气压、电极直径、形状和电极速度无关,将其作为检测串联直流电弧故障的特征量具有一定的适用性。

关键词：串联直流电弧电磁辐射 Hilbert分形天线低气压电极材料