检索结果-南通市图书馆

作者：杨泽文重庆大学

学位级别：硕士

雷电活动时空分布广泛、随机,难以预测;配网线路分支联络复杂,覆盖范围广泛,且缺乏有效的故障近端防护措施;导致绝缘子处易受雷击诱发冲击闪络电弧,造成断路器跳闸、绝缘子破裂和线路断线等故障,尤其在山区复杂地形下愈加频发,危及供电... 详细信息

雷电活动时空分布广泛、随机,难以预测;配网线路分支联络复杂,覆盖范围广泛,且缺乏有效的故障近端防护措施;导致绝缘子处易受雷击诱发冲击闪络电弧,造成断路器跳闸、绝缘子破裂和线路断线等故障,尤其在山区复杂地形下愈加频发,危及供电安全。多腔室灭弧装置可保护绝缘子、抑制故障电弧存续,已然成为面向配网线路防护的新型装置。半密闭腔室作为多腔室装置的基本单元,其中间隙闪络时电弧形态尚缺乏完备观测手段及弧后气体状态的量化分析;腔室结构优化多以试凑设计为主,缺乏规范有效的优化方法;另一方面,缺乏对装置整体闪络时腔室排列布局对电弧电压的影响分析。针对以上问题,本文首先对半密闭腔室作用下闪络电弧展开观测,分析弧后气体逸散过程;其后基于磁流体动力学理论,通过多物理场耦合建立三维半密闭腔室的电弧模型,探究收敛扩张型腔室单一结构参数对电弧运动特性的影响,融合正交试验设计方法明确影响因素主次,优化腔室结构;对多腔室并联间隙开展试验研究,探析装置结构参数对电弧电压特性和击穿特性的影响。论文具体研究工作及结论如下:(1)搭建了用于观测半密闭腔室电弧及弧后气体形态的高速纹影系统,对比分析了开放气隙与半密闭腔室气隙、U型电极和球型电极半密闭腔室作用下冲击闪络电弧光学形态;根据纹影图像数据定义密度恢复率并采用光流法,探讨了弧后气体逸散过程中气体密度恢复和速度场分布。电弧的纹影图像表明半密闭腔室较开放气隙具有主动“吹弧”作用,U型电极腔室较球形电极腔室有助于电弧加速运动,电弧熄灭时间约0.2ms;弧后气体演变为近似涡环结构,促使腔室出口邻近区域气体密度率先恢复,其恢复时间约1.2ms,促进气体自恢复。(2)基于磁流体动力学理论建立了半密闭腔室的三维冲击电弧模型,对比分析了电极结构和腔室结构对电弧运动特性的影响,融合了正交试验设计方法优化腔室结构。结果表明,在单一结构因素影响下,收敛扩张结构腔室内电弧等离子体的出口速度随电极间距增大而提升,扩张段长度和喉部直径的影响则相反,收敛段长度对其影响轻微;采用极差分析法得到腔室结构参数影响出口处面积平均速度的主次顺序,据此确定局部最优参数:喉部直径3.5mm、电极间距5mm、扩张段长度4mm、收敛段长度4.5mm。(3)开展了多腔室并联间隙的冲击电流和冲击电压击穿试验,得到了装置结构参数和冲击电流波形参数对闪络时电弧电压特性和整体击穿特性的影响规律。试验结果表明,装置闪络时电弧整体的电压由多腔室结构两端的电压决定,且整体弧压数值基本不受外串间隙长度和冲击电流波形影响,仅与多腔室结构中腔室数量和电极的近极压降线性相关,最低电弧电压变化率为49.5V/腔室;多腔室并联间隙与其适配绝缘子形成良好绝缘配合,可靠限定电弧起始路径有效保护绝缘子,且多腔室结构处电弧熄灭时间短于外串间隙处,有效分断电弧并增强整体能量耗散加速熄弧。

关键词：半密闭腔室纹影观测磁流体电弧模型电弧电压多腔室并联间隙

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半密闭腔室内冲击闪络电弧观测及弧后气体逸散过程研究

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电工技术学报 2024年第3期39卷 924-934页

作者：袁涛杨泽文司马文霞邓明海任健行刘良顺输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力有限公司奉节供电公司重庆404600

多腔室灭弧装置可保护绝缘子、抑制故障电弧存续,具有成为配电网线路防护增补措施的潜力。半密闭腔室作为多腔室灭弧装置的基本单元,腔室内冲击闪络电弧演变进程尚缺乏完备的观测手段和针对不同电极结构的直观对比,以及弧后气体状态的... 详细信息

多腔室灭弧装置可保护绝缘子、抑制故障电弧存续,具有成为配电网线路防护增补措施的潜力。半密闭腔室作为多腔室灭弧装置的基本单元,腔室内冲击闪络电弧演变进程尚缺乏完备的观测手段和针对不同电极结构的直观对比,以及弧后气体状态的量化分析。为进一步完善半密闭腔室内电弧演变过程观测方法,优化结构设计,该文搭建了用于观测半密闭腔室电弧及弧后气体演变的高速纹影系统,对比分析了开放气隙与半密闭腔室气隙、U型电极和球形电极下半密闭腔室内冲击闪络电弧演变过程,根据纹影图像数据定义密度恢复率,并采用光流法探讨了弧后气体逸散过程中气体密度恢复和速度场分布。电弧演变过程的纹影图像表明,半密闭腔室较开放气隙具有主动“吹弧”作用,由于自感应磁场的分布差异,U型电极较球形电极加速腔室内电弧运动;弧后气体演变为近似涡环结构,促使腔室出口邻近区域气体密度率先恢复,空气自恢复能力得到提升。

关键词：半密闭腔室纹影观测电弧演变电极结构弧后气体密度

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侧向膨胀效应下激波与涡轮平面叶栅相互作用机理研究

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推进技术 2024年第8期45卷 66-79页

作者：李想武郁文李群聂嘉仪翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

爆轰燃烧具有更低的熵增率和更高的热循环效率,利用旋转爆轰燃烧室替代涡轮喷气式发动机的主燃烧室可以进一步提高其工作性能。为研究旋转爆轰波组合发动机内部的工作过程,建立激波管与涡轮平面叶栅耦合计算模型,考虑激波传播方向的影响... 详细信息

爆轰燃烧具有更低的熵增率和更高的热循环效率,利用旋转爆轰燃烧室替代涡轮喷气式发动机的主燃烧室可以进一步提高其工作性能。为研究旋转爆轰波组合发动机内部的工作过程,建立激波管与涡轮平面叶栅耦合计算模型,考虑激波传播方向的影响,分析激波在侧向膨胀效应下与涡轮叶片相互作用机理,并在此基础上进一步开展可视化实验研究。结果表明:在侧向膨胀效应影响下,激波波阵面从竖直形状转变为弯曲形状,波后气流在直角台阶处形成一个三角形的局部超声速区域,随后弯曲激波与涡轮叶片的前缘处、压力面、吸力面和尾缘处相互作用,在叶栅通道内形成复杂的波系结构。静子叶栅和转子叶栅对压力和温度有着不同程度的抑制作用,当弯曲激波相对于叶片垂直时,叶栅的抑制更为明显。对比分析了实验与数值模拟获得的激波系在涡轮平面叶栅通道内的传播及演化过程,发现激波演化的时空特性高度一致,实验与数值模拟结果吻合良好。观测到弯曲激波在叶片尾缘处发生衍射,波阵面面积明显增大且激波传播方向改变,随着激波继续传播,叶片尾缘处伴随着脱落涡产生。

关键词：旋转爆轰燃烧室侧向膨胀效应涡轮平面叶栅弯曲激波纹影观测

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