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温度梯度作用下非饱和土中铅离子迁移机理研究

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岩土工程学报 2023年第9期45卷 1822-1830页

作者：周凤玺罗玚马强兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州工业学院土木工程学院甘肃兰州730050 青海大学土木工程学院青海西宁810000

基于多孔介质理论及连续介质热弹性力学,研究了温度梯度作用下重金属离子在非饱和黄土中的迁移机理。首先,通过非等温吸附试验确定了黄土颗粒对铅离子的吸附模型;其次,以固、液、气三相系统中各组分质量、能量以及动量守恒方程为基础,... 详细信息

基于多孔介质理论及连续介质热弹性力学,研究了温度梯度作用下重金属离子在非饱和黄土中的迁移机理。首先,通过非等温吸附试验确定了黄土颗粒对铅离子的吸附模型;其次,以固、液、气三相系统中各组分质量、能量以及动量守恒方程为基础,建立了表征温度梯度下非饱和土中污染物迁移的多场耦合数学模型,模型考虑了重金属离子的吸附、孔隙流体的迁移及相变、温度梯度下土体的变形等因素,以温度、孔隙率、孔隙水压、孔隙气压、重金属离子浓度、吸附浓度、土体骨架位移为基本未知量,较全面反映了非饱和土体中热质迁移规律及变形特点;最后,开展非饱和黄土中铅离子迁移土柱试验,验证理论模型的可靠性,并分析了各因素对铅离子迁移规律的影响。结果表明:Langmuir非线性吸附模型比较符合黄土颗粒对铅离子的吸附特征,最大吸附量随温度升高而降低,温度梯度对非饱和黄土中污染物迁移有较明显促进作用;不计土体湿陷效应时,温度梯度及吸湿膨胀使土柱产生拉伸变形,重力、孔隙水压及孔隙气压共同作用使土柱产生压缩变形,后者影响大于前者,故土柱整体为压缩变形;污染物迁移随时间增长而减弱,吸附作用是长期过程,时间增长对其影响不显著。

关键词：温度梯度铅离子多场耦合吸附迁移

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温度梯度下直流套管内绝缘结构优化设计

高电压技术 2022年第3期48卷 928-937页

作者：赵轩宇陈庆国杨洪达池明赫哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院哈尔滨150000

高压直流干式套管由于其运行过程中芯子载流发热,在芯子内外产生较大的温度梯度,致使电场发生翻转现象,使得最外侧极板处场强远大于绝缘结构设计场强。为此,以±800 kV换流变压器干式套管为研究对象,采用电容芯体常用的圆锥模型,利用多... 详细信息

高压直流干式套管由于其运行过程中芯子载流发热,在芯子内外产生较大的温度梯度,致使电场发生翻转现象,使得最外侧极板处场强远大于绝缘结构设计场强。为此,以±800 kV换流变压器干式套管为研究对象,采用电容芯体常用的圆锥模型,利用多物理场耦合软件对温度场电场分布进行求解,并通过对仿真结果的分析,提出电容芯子的优化设计方案,通过降低最外层极板处的绝缘结构设计场强,降低温度梯度下最外层极板处的电场强度。研究发现:圆锥模型中极板长度随径向尺寸的减小,会导致温度梯度下电场翻转程度在径向尺寸上的逐渐增大,电场梯度在径向尺寸上呈现线性增大趋势;随着温度梯度增大,电场梯度在径向尺寸各处均有一定程度的增大,且增大程度相近,表现为电场梯度分布曲线整体向上平移;通过调整电容芯子设计中的最外层极板与最内层极板半径的比值ξ_(r)和极板长度的反比值ξ_(l),适当增大ξ_(r)/ξ_(l),可以降低空载时最外层极板处电场强度,从而降低温度梯度下出现在最外层极板处的最大场强;当ξ_(r)和ξ_(l)分别为4.8和3.6时,电容芯子体积最小,5 kA载流量时的最大电场为4.58 kV/mm。

关键词：电热耦合有限元仿真温度梯度电场梯度优化设计

温度梯度叠加极性反转电压下硅橡胶电荷输运及电树枝特性

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中国电机工程学报 2022年第11期42卷 4266-4276页

作者：张云霄周远翔张征辉滕陈源陈健宁福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室(新疆大学电气工程学院) 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830047

直流电缆长期运行在高温度梯度作用下,且时常遭受极性反转、冲击电压等暂态电压,严重影响电缆绝缘可靠性。该文选用电缆附件主绝缘硅橡胶材料,针对不同温度梯度场和极性反转电压下的电树枝起始特性进行研究。搭建极不均匀场下双极性载... 详细信息

直流电缆长期运行在高温度梯度作用下,且时常遭受极性反转、冲击电压等暂态电压,严重影响电缆绝缘可靠性。该文选用电缆附件主绝缘硅橡胶材料,针对不同温度梯度场和极性反转电压下的电树枝起始特性进行研究。搭建极不均匀场下双极性载流子输运模型,研究不同温度梯度和极性反转过程中电荷输运和电场分布特性。研究结果表明:随着针尖温度的上升,空间电荷注入量和注入深度不断增加,反转前后电场的变化更大。温度从30℃增加至120℃,电树枝起始电压下降26.2%,电树枝形态趋于密集,但电树枝长度先增加后减少。结合空间电荷输运特性,给出极性反转电树枝起始的过程,并分析温度梯度对电树枝引发特性的影响规律。

关键词：电树枝空间电荷温度梯度极性反转电缆附件

温度梯度对热致型形状记忆聚合物板力学性能的影响

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固体力学学报 2022年第2期43卷 195-207页

作者：刘兵飞黄涛涛周蕊中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

形状记忆聚合物作为一种新型的智能材料,由于质量轻、成本低以及变形回复率大等优势,已经在航空、医学等领域得到广泛应用.当前对于热致型形状记忆聚合物力学行为的研究,大都集中在整体变温的情况下,随着应用环境的越来越广泛,温度梯度... 详细信息

形状记忆聚合物作为一种新型的智能材料,由于质量轻、成本低以及变形回复率大等优势,已经在航空、医学等领域得到广泛应用.当前对于热致型形状记忆聚合物力学行为的研究,大都集中在整体变温的情况下,随着应用环境的越来越广泛,温度梯度对材料力学性能的影响效果越发重要.论文在均匀应力的假设下,给出材料在不同初始和传热条件下的温度梯度分布情况,结合传热学和热致型形状记忆聚合物相变理论本构模型,分别讨论了不同温度梯度对存储应变、弹性模量等力学性能的影响,通过理论分析和实验数据对比验证了模型正确性.论文研究可为不同导热情况下,对热致型形状记忆聚合物力学行为监测提供思路,也为形状记忆聚合物的进一步工程应用提供理论依据.

关键词：温度梯度热弹性相变理论

温度梯度与缺陷共同作用下的双壁碳纳米管持续驱动器件

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力学季刊 2023年第2期44卷 258-268页

作者：傅晗昕冷建涛张田忠上海大学力学与工程科学学院、上海市应用数学和力学研究所、上海市能源工程力学重点实验室上海200072

纳尺度驱动因其在能量转换、物质输送等众多领域的潜在应用得到广泛关注,但实现长程持续驱动依然在原理上面临重大挑战.本文借助双壁碳纳米管的层间范德华相互作用,以热梯度力为基本动力,利用外管缺陷对层间热梯度力的调控作用,提出了... 详细信息

纳尺度驱动因其在能量转换、物质输送等众多领域的潜在应用得到广泛关注,但实现长程持续驱动依然在原理上面临重大挑战.本文借助双壁碳纳米管的层间范德华相互作用,以热梯度力为基本动力,利用外管缺陷对层间热梯度力的调控作用,提出了一种新型的纳尺度可控持续驱动原理.其基本机理是:外管在周期性缺陷和温度场共同作用下形成周期性的非对称温度梯度,在内管上产生周期性的非对称热梯度力,使得每个周期(驱动单元)上都存在净驱动力,从而推动内管实现长程持续运动.同时,内管的运动方向或速度可通过外管上的控温区域或温差控制.

关键词：持续运动碳纳米管温度梯度空位缺陷分子动力学

温度梯度下SAMs膜对油滴迁移行为控制及减摩效果试验研究

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摩擦学学报 2024年

作者：纪学成刘长松吴安琪栗心明青岛理工大学机械与汽车工程学院

采用自组装单分子膜技术以及局部紫外光刻技术相结合的方法，制备了条形润湿性表面，用于解决由温度梯度作用造成的油滴热毛细迁移而导致的接触区域乏油问题。使用高速摄像机以及接触角测量仪，对温度梯度下，液体石蜡在所制备表面与原... 详细信息

采用自组装单分子膜技术以及局部紫外光刻技术相结合的方法，制备了条形润湿性表面，用于解决由温度梯度作用造成的油滴热毛细迁移而导致的接触区域乏油问题。使用高速摄像机以及接触角测量仪，对温度梯度下，液体石蜡在所制备表面与原始不锈钢表面上的迁移速度、迁移距离及接触角进行了对比。结果表明在不锈钢表面设计的条形图案能够有效地抑制油滴的热毛细迁移现象。将制备表面进一步应用于摩擦磨损试验中，发现所制备表面能使液体石蜡在摩擦的过程中始终汇聚在摩擦接触区，减缓了接触区乏油，能够明显的减少摩擦磨损。此研究为解决由油滴热毛细迁移而引起的接触区乏油问题提供了新思路和新方法。

关键词：自组装单分子膜(SAMs) 温度梯度热毛细迁移乏油减摩

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温度梯度下电荷行为与直流沿面闪络的关联性

高电压技术 2020年第10期46卷 3597-3604页

作者：何顺郑易谷林川杰孙兆臣陈庚屠幼萍何金良云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650200 清华大学电机系电力系统及大型发电设备安全控制与仿真国家重点实验室北京100084 云南电网有限责任公司大理供电局大理671000 华北电力大学高电压技术与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

现有的直流沿面闪络模型仍存在一些值得探索的不足之处,无法对一些直流沿闪现象进行完备的解释。为得出更完善的结论有必要对影响直流沿闪的关键因素进行研究。针对温度这一关键因素,利用电-热多物理场仿真方法,研究了温度梯度下,固体... 详细信息

现有的直流沿面闪络模型仍存在一些值得探索的不足之处,无法对一些直流沿闪现象进行完备的解释。为得出更完善的结论有必要对影响直流沿闪的关键因素进行研究。针对温度这一关键因素,利用电-热多物理场仿真方法,研究了温度梯度下,固体绝缘内部电荷及表面电荷积聚的现象。结果表明:在直流电场作用下,高压电极处电荷的注入会使高压电极附近的表面电势上升,当高压电极温度升高后,具有高电势的区域将随着体内与表面电荷的注入,高压电极处较高的表面电势逐渐向地电极扩张,该效果可视为高压电极向地电极的延伸,减小了沿面有效绝缘距离,从而降低了固体绝缘的沿闪电压。这些结果验证了"近似失效绝缘区"的概念。文中验证的"近似失效绝缘区"的概念能够用于解释直流作用下不明诱因的沿面闪络现象,对于今后高压直流绝缘设备设计研发具有一定的参考价值。

关键词：温度梯度直流沿面闪络表面电荷电荷积聚 GIS GIL

温度梯度对籽晶法制备镍基单晶高温合金DD6凝固组织的影响

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铸造 2022年第4期71卷 415-419页

作者：刘晓功饶洋刘培元张辉胡松松北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 中国人民解放军陆军装备部航空军事代表局驻北京地区航空军事代表室北京100095 湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105

采用液态金属定向凝固试验研究了温度梯度对籽晶法制备镍基单晶高温合金DD6凝固组织的影响规律。结果表明:温度梯度约为50℃/cm的情况下,定向凝固过程中籽晶段可分为完全熔化区、糊状区、热影响区和原始组织区。将温度梯度提高到200℃/... 详细信息

采用液态金属定向凝固试验研究了温度梯度对籽晶法制备镍基单晶高温合金DD6凝固组织的影响规律。结果表明:温度梯度约为50℃/cm的情况下,定向凝固过程中籽晶段可分为完全熔化区、糊状区、热影响区和原始组织区。将温度梯度提高到200℃/cm,可以缩小糊状区和热影响区范围,提高热影响区元素的均匀化程度。高温度梯度可以消除籽晶原始组织对一次枝晶间距的影响,抑制籽晶回熔区杂晶的形成。

关键词：镍基单晶高温合金籽晶温度梯度凝固组织凝固缺陷

温度梯度下XLPE同轴和平板结构试样空间电荷行为对比性研究

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高电压技术 2021年第11期47卷 4078-4086页

作者：陈驰王霞吴锴成传晖王闯西安理工大学电气工程学院西安710048 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 南方电网科学研究院有限责任公司广州510663

直流电场下,电缆绝缘中的温度梯度效应导致绝缘材料空间电荷行为复杂,影响电缆系统长期运行的可靠性。目前,温度梯度下电缆绝缘空间电荷特性的研究多集中于平板结构的切片试样,但平板结构切片试样的空间电荷测量能否反映真实电缆绝缘中... 详细信息

直流电场下,电缆绝缘中的温度梯度效应导致绝缘材料空间电荷行为复杂,影响电缆系统长期运行的可靠性。目前,温度梯度下电缆绝缘空间电荷特性的研究多集中于平板结构的切片试样,但平板结构切片试样的空间电荷测量能否反映真实电缆绝缘中的空间电荷特性尚缺乏有力证明。该研究测量并分析了温度梯度场下2种不同结构(同轴结构、平板结构)10 kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)试样的空间电荷演变特性以及电场分布行为,基于去压状态下的空间电荷行为,计算了XLPE同轴电缆和切片试样的载流子迁移率以及陷阱深度分布,并对2种结构XLPE试样的空间电荷行为和电荷特性参数进行了对比性研究。该研究结果表明同轴结构和温度梯度效应均会加剧XLPE电缆外半导电层附近的空间电荷积聚,除了结构因素的影响,温度梯度场下XLPE同轴电缆和平板切片试样的空间电荷演变规律以及电荷特性参数均呈现出等效规律。

关键词：同轴电缆空间电荷等效性温度梯度异极性电荷