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封闭条件下温度对气隙放电影响的模拟研究

电机与控制学报 2024年第2期28卷 1-10页

作者：郑全福张钊棋罗林根盛戈皞江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240

气隙缺陷往往导致局部放电(PD)现象,局放的发展过程与放电条件密切相关,通过放电的宏观表征来分析判断放电条件,是实现绝缘条件评估的重要途径。以温度对气隙缺陷下局放过程的影响为例,通过建立温度条件对放电过程的参数控制模型,研究... 详细信息

气隙缺陷往往导致局部放电(PD)现象,局放的发展过程与放电条件密切相关,通过放电的宏观表征来分析判断放电条件,是实现绝缘条件评估的重要途径。以温度对气隙缺陷下局放过程的影响为例,通过建立温度条件对放电过程的参数控制模型,研究了不同温度对其微观发展过程的影响,得到了不同温度条件下的宏观表征。仿真研究表明,在封闭条件下,温度的升高会影响放电过程中的电子密度分布以及电场分布。在303、323和343 K的条件下模拟放电过程,其电流峰值依次为0.479、0.356和0.261 A,随温度升高逐渐下降;此外其电流脉冲持续时间依次为19.261、15.516和13.438 ns,随温度升高逐渐变短。最后,实地测量了不同温度下的放电电流,获得了与仿真模型一致的结果。

关键词：局部放电温度流体模型放电电流气隙缺陷参数控制

气隙长度对大气压下环氧树脂阻挡放电的影响研究

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电机与控制学报 2024年第5期28卷 17-26页

作者：张梦瑶郑全福罗林根盛戈皞江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240

为了研究气隙长度对大气压下介质阻挡放电的影响机制,从而进一步明晰介质阻挡放电的放电机理及特性,基于气体放电流体模型,针对长度3 mm以下的环氧树脂阻挡同轴电极气隙,在外施电场恒定的条件下对其放电微观过程进行仿真,从带电粒子微... 详细信息

为了研究气隙长度对大气压下介质阻挡放电的影响机制,从而进一步明晰介质阻挡放电的放电机理及特性,基于气体放电流体模型,针对长度3 mm以下的环氧树脂阻挡同轴电极气隙,在外施电场恒定的条件下对其放电微观过程进行仿真,从带电粒子微观运动角度研究气隙长度对气隙放电特性的影响。仿真结果表明:在长度小于3 mm的气隙中,环氧树脂的阻挡导致电子崩无法发展成为流注,其放电形式为汤森放电;气隙长度对放电过程的影响主要通过改变带电粒子的分布和电场强度来实现;气隙长度对放电发展速度几乎没有影响;当电子崩靠近较短气隙的阳极时,其崩头密度低于较长气隙;随着气隙长度的增加,放电电流峰值增大,上升速度和降落速度增加,脉冲宽度减小。通过对比理论计算与实验结果,证明了仿真方法的合理性。

关键词：介质阻挡放电气隙长度汤森放电电子崩流体模型放电电流

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潮湿环境下中压电缆接头早期故障的演变规律及特性

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高电压技术 2024年第3期50卷 1311-1321页

作者：于志鹏许永鹏钱庆林段常坤江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240

由于目前缺乏对电缆接头早期故障演变过程的研究,为此根据实际运行场景设计了潮湿环境下的电缆接头早期故障模拟试验,得到不同放电次数下的电缆接头早期故障电流变化规律、绝缘损伤、气隙内积水位移等特征,分析早期故障演变过程,并根据... 详细信息

由于目前缺乏对电缆接头早期故障演变过程的研究,为此根据实际运行场景设计了潮湿环境下的电缆接头早期故障模拟试验,得到不同放电次数下的电缆接头早期故障电流变化规律、绝缘损伤、气隙内积水位移等特征,分析早期故障演变过程,并根据故障时的电极构成特征将早期故障分为第1、第2阶段,提出了早期故障2个阶段各自的特征。在此基础上建立了电弧位置固定时的早期故障仿真模型,仿真分析了电弧温度的变化、固体绝缘部分的高温区域形成以及电弧区域的热量散失等现象。综合试验与仿真结果认为,移动位置电弧与重燃电弧共同构成早期故障的第1阶段。当电弧位置临近接头接地点,早期故障将进入第2阶段。当闪络痕迹贯穿绝缘表面时,将形成永久性故障。该研究结果为早期故障特征识别与监测提供了理论支撑。

关键词：潮湿环境中压电缆接头早期故障实验模拟多物理场仿真故障演变过程

内环化聚(β-氨基酯)的制备与生物物理性能

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 133-138页

作者：雍海洋李智立郭蕊周德重西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(... 详细信息

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(β-氨基酯).使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)和原子力显微镜(AFM)等对内环化聚(β-氨基酯)的化学组成、拓扑结构和生物物理性能进行表征与分析.结果表明,随着环化度的增加,聚(β-氨基酯)对DNA压缩能力增强,降解速率加快,质子缓冲能力提高,细胞毒性增大.本文研究结果为制备和表征内环化聚(β-氨基酯)提供了新思路,也为设计有效的基因递送载体提供了依据.

关键词：拓扑结构内环化聚(β-氨基酯) 投料比生物物理性能

基于内非金属元素掺杂的外微波电场协同增强镁储氢机理研究

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天然气工业 2024年第7期44卷 199-207页

作者：王欢吴震黄雅琨杨福胜张早校西安交通大学化学工程与技术学院

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善... 详细信息

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善储氢过程,但目前针对内非金属元素掺杂外微波电场协同增强镁储氢的研究鲜有报道。为此,基于第一性原理计算探究了内掺杂非金属元素外微波电场协同改善镁储氢的作用机制,分析了有无非金属元素掺杂下镁—氢气体系在微波电场作用前后的吸附能、电子特性、过渡态等热动力学性能变化机理。研究结果表明:①微波电场改变了氢气分子和镁表面的电荷分布,使得氢气分子出现电荷分离(发生极化);②态密度计算结果也表明微波电场改变了H-s轨道的电子态分布,使得H-s电子向高能量区域移动,从而增强H-s与Mg-sp轨道杂化,导致镁与氢气之间的相互作用增强;③内非金属元素掺杂外微波电场协同改性使吸氢过程的反应能垒从0.94 eV大幅降至0.77 eV。结论认为:①微波电场有助于氢气发生极化,激活了氢气的反应活性,降低反应能耗;②内非金属元素掺杂外微波电场协同改性促进了氢气在镁表面的反应进程,有效提高了镁吸氢过程的动力学性能。

关键词：固态储氢镁金属微波电场非金属掺杂第一性原理计算

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富氮多孔碳纳米片的氮掺杂构型调控及其储锌性能

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化工进展 2024年第5期43卷 2673-2683页

作者：刘思宇杨卷陈培陈祖田闫斌刘育红邱介山西安交通大学化学工程与技术学院北京化工大学化学工程学院

基于多孔碳正极和锌金属负极构建的水性锌离子电容器（ZICs）具有成本低、环境友好、安全性高和长期耐用等优点，近年来受到广泛关注。本文以具有共价有机框架结构（COF）的富氮聚合物为碳源前体，通过简单的炭化自活化策略，合成了富... 详细信息

基于多孔碳正极和锌金属负极构建的水性锌离子电容器（ZICs）具有成本低、环境友好、安全性高和长期耐用等优点，近年来受到广泛关注。本文以具有共价有机框架结构（COF）的富氮聚合物为碳源前体，通过简单的炭化自活化策略，合成了富氮多孔碳纳米片（NPCN-x）。研究表明，基于聚合物前体丰富的COF结构特点，炭化温度对所制备碳材料的氮含量和氮掺杂构型有显著影响，且碳材料表面的吡咯氮含量与其储锌性能呈现高度线性相关。优化后的NPCN-800其吡咯氮原子分数高达2.15%，作为ZICs的正极材料，在0.5A/g的电流密度下，展现出158mAh/g的高比容量和优异的循环稳定性。结合密度泛函理论计算发现，碳材料表面的吡咯氮构型具有优异的电化学活性，能够显著增强Zn离子的化学吸脱附过程。该研究为高性能ZICs用碳基电极材料的设计构建提供了新思路。

关键词：多孔碳纳米片氮掺杂调控锌离子存储电化学优化设计

来源：博看期刊

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降雨入渗下非饱和土边坡浅层破坏机制分析

中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2701-2711页

作者：王骜洵蒋函静许帅徐永福上海交通大学土木工程系上海200240

通过孔隙表面分维描述土的孔隙结构,应用分形模型确定非饱和土的水力特性。选取基质吸力变化分布作为评价指标,通过二维渗流计算获取降雨-蒸发循环作用下非饱和土边坡的扰动程度和大气影响深度。进一步分析土的孔隙表面分维、进气值和... 详细信息

通过孔隙表面分维描述土的孔隙结构,应用分形模型确定非饱和土的水力特性。选取基质吸力变化分布作为评价指标,通过二维渗流计算获取降雨-蒸发循环作用下非饱和土边坡的扰动程度和大气影响深度。进一步分析土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数及降雨强度与非饱和土边坡的浅层破坏形式的相关性。研究结果表明:降雨-蒸发循环作用引起的边坡土层的基质吸力变化比体积含水率的变化显著;土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数均与大气影响深度呈正相关,降雨强度影响较小;基质吸力可以作为边坡扰动程度和大气影响深度的评价指标;非饱和土边坡浅层破坏形式受土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数控制,与降雨强度相关性低。本研究可为非饱和土边坡浅层破坏及相关工程地质问题研究提供参考。

关键词：孔隙表面分维非饱和土浅层破坏降雨入渗

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纳米流体电池热管理研究进展

工程科学学报 2024年第8期46卷 1498-1508页

作者：吴俊杰侯竣升马丽黄磊郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

随着非化石能源的开发利用,各行业电气化程度的提高以及储能技术的发展,各种电池的应用越来越广泛,同时电池向着高能量密度方向发展.在充放电过程中,电池组内能量密度的上升导致电池过热乃至爆炸,进而影响电池组的寿命和安全.因而,亟待... 详细信息

随着非化石能源的开发利用,各行业电气化程度的提高以及储能技术的发展,各种电池的应用越来越广泛,同时电池向着高能量密度方向发展.在充放电过程中,电池组内能量密度的上升导致电池过热乃至爆炸,进而影响电池组的寿命和安全.因而,亟待开发高效的热管理系统,以及时带走电池内的热量.近年来,多种新型热管理系统被广泛研究和应用.其中,具有效果显著、成本低廉和无额外能耗等优势的纳米流体电池热管理系统备受关注.本文对纳米流体电池热管理系统的研究进展进行了系统综述,首先介绍了常见的电池种类及常用的热管理技术,随后阐述了纳米流体的分类和性质,并详细论述了纳米流体在锂离子电池、燃料电池和太阳能电池三类电池中的热管理理论、数值模拟、实验和应用研究现状.最后,本文系统讨论了当前该领域面临的挑战,并提出了未来的发展方向.

关键词：热管理纳米流体锂离子电池燃料电池太阳能电池

基于激光测振的聚合物空间电荷积累量评估方法研究

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4556-4565,I0033页

作者：孙国强沈鑫吴建东尹毅上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240

电声脉冲法受接触式压电传感器的工作温度限制,难以实现极端环境温度下聚合物介质内的空间电荷检测,因此有必要探究新的检测方法和技术。该文基于电声脉冲法的电-声转换原理,采用非接触式的激光多普勒测振法代替接触式压电检测,并开展... 详细信息

电声脉冲法受接触式压电传感器的工作温度限制,难以实现极端环境温度下聚合物介质内的空间电荷检测,因此有必要探究新的检测方法和技术。该文基于电声脉冲法的电-声转换原理,采用非接触式的激光多普勒测振法代替接触式压电检测,并开展正弦激励下基于激光测振的聚合物电荷积累量评估研究。通过对各物理量间关系的理论推导,提出基于电荷-声波-振动信号转换的理论模型。根据激光多普勒测振仪关键性能参数,搭建正弦激励下基于激光测振的空间电荷试验平台,并对激光多普勒测振仪输出端进行灵敏度实验,确定速度端口作为系统的测量端口。通过接触式压电传感器和激光测振的比对检测,分析直流场下电极表面的声波和振动特性,验证所提声波-振动理论模型的准确性。最后,以聚酰亚胺为检测对象,测量直流场下的空间电荷和电极表面振动,发现平均体电荷密度特征量和速度幅值与极化电场呈近似线性关系,去除界面极化电荷的界面平均体电荷密度特征量和去除界面极化电荷作用的速度幅值,均随极化电场变化呈现三段式分布。这表明非接触式激光测振和传统压电传感器检测具有很好的一致性,均可应用于聚合物空间电荷的评估。

关键词：聚合物空间电荷激光测振振动信号体电荷密度