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直流电场下涂层对导线表面水滴电致运动及电晕放电的影响

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高电压技术 2024年第4期50卷 1781-1791页

作者：李俨洲李奇徐姝辛刘锐蒋兴良重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆400044 国网浙江省电力有限公司金华供电公司金华321000 重庆电力高等专科学校重庆400053

架空输电线路上的电晕放电现象通常由导线表面凸起物造成,如雨滴、污秽等,其中雨滴产生的电晕放电现象最为普遍。当前世界各国对于直流输电线路电晕放电机理的研究仍不够深入,因此其也成为发展高压直流输电亟待解决的问题之一。通过球... 详细信息

架空输电线路上的电晕放电现象通常由导线表面凸起物造成,如雨滴、污秽等,其中雨滴产生的电晕放电现象最为普遍。当前世界各国对于直流输电线路电晕放电机理的研究仍不够深入,因此其也成为发展高压直流输电亟待解决的问题之一。通过球板试验平台研究了涂敷涂层的铝球在表面附着水滴时,涂层对直流电晕特性及铝球表面水滴电致运动特性的影响;利用仿真软件建立了水滴电致运动多相流模型,分析了涂层接触角与水滴运动形态对水滴周围场强分布的影响。结果表明:水滴半径随接触角的增大而减小,水滴长度随接触角的增大先增大后减小;超亲水性涂层表面水滴吸附效应较强,水滴的运动幅度大大降低,水滴周围的电场强度畸变程度较小,同时电晕电流脉冲有效值最低;而超疏水性涂层表面的水滴难以稳定存在,水滴周围场强畸变程度较大,在电场作用下极易发生喷射现象,水滴喷射后场强的畸变程度会降低。

关键词：电晕放电高压直流输电涂层电流体动力学多相流

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风力发电机叶片覆冰机理及防除冰技术研究进展

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表面技术 2024年第12期53卷 50-65页

作者：郭时毅安江峰吴军郑鹏华中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 湖北武汉大气淡水环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站武汉430030 新疆尉犁大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站新疆尉犁841500

在“双碳”政策下,绿色能源在能源体系中的占比越来越大。风力发电以其原料来源广、污染少、发电量大等优点成为国家重点发展的方向之一。随着风力发电的快速发展,风力发电机覆冰问题愈发凸显。为了解决这一问题,研究人员基于生物仿生... 详细信息

在“双碳”政策下,绿色能源在能源体系中的占比越来越大。风力发电以其原料来源广、污染少、发电量大等优点成为国家重点发展的方向之一。随着风力发电的快速发展,风力发电机覆冰问题愈发凸显。为了解决这一问题,研究人员基于生物仿生学开发了具有优异防除冰性能的超疏水涂层,并广泛应用。目前,防止风机结冰最常用和最直接的方法是主动加热技术。综述了风力发电机覆冰的基本理论,介绍了覆冰产生的原因及危害,将覆冰抽象为过冷水滴在下降过程中撞击风力发电机叶片并黏附在叶片上,与叶片表面发生复杂热交换后凝结成冰的模型。概述了目前国内外常用的风力发电机防除冰方法,分析了不同被动和主动防除冰技术的优缺点。通过研究工程应用案例发现,单一的被动或主动防除冰技术存在防除冰能力有限、能耗高、效率低等问题,将不同的防除冰技术组合使用、互相补充,更能满足多样化实践需求,成为目前研究的热点和重点。在优化当前防除冰技术的基础上,采用组合防除冰技术具有良好的发展前景。

关键词：风力发电机叶片覆冰机理防除冰组合策略

风力发电机叶片防除冰涂层(二):温升数值计算及防除冰性能

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电工技术学报 2024年第1期39卷 246-256页

作者：胡琴朱茂林舒立春蒋兴良徐兴重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆400044 国网浙江省电力有限公司杭州市余杭区供电公司杭州311199 国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司长沙410035

针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌,该文建立了电加热融冰数值计算模型,并对仿真计算结果进行了相应的试验验证,验证结果与仿真结果基本一致,该模型能有效模拟融冰过程和温度分布。临界融冰功率的计算结果表明,电... 详细信息

针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌,该文建立了电加热融冰数值计算模型,并对仿真计算结果进行了相应的试验验证,验证结果与仿真结果基本一致,该模型能有效模拟融冰过程和温度分布。临界融冰功率的计算结果表明,电热超疏水涂层融冰所需功率大于非超疏水电热涂层,尤其在乳突状冰层出现后,融冰功率将大幅增加。电热超疏水涂层防冰试验结果表明,在雨凇覆冰环境中,超疏水性能单独作用时,叶片在覆冰前期能延缓覆冰;电热性能与超疏水性能共同作用时,叶片无覆冰形成。电热超疏水涂层用于风力发电机防覆冰具有较好的效果,但用于覆冰后的融冰时将需要更多的能量。

关键词：风力发电机超疏水电热涂层防除冰数值模型人工试验

Q235钢在某地区土壤环境中的长期腐蚀行为

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表面技术 2024年

作者：李伟光肖盼刘溢楚鹰军左琼华潘吉林电信科学技术第五研究所有限公司四川成都土壤环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站成都泰瑞通信设备检测有限公司

目的为了获得Q235钢长期土壤腐蚀数据，在某地区开展土壤埋藏试验，用于积累Q235钢长周期腐蚀数据，为实际埋地相关工程提供数据服务、为相关标准制定提供数据支持。方法采用腐蚀失重测量、宏观形貌观察、SEM、EDS、XRD、电化学测试... 详细信息

目的为了获得Q235钢长期土壤腐蚀数据，在某地区开展土壤埋藏试验，用于积累Q235钢长周期腐蚀数据，为实际埋地相关工程提供数据服务、为相关标准制定提供数据支持。方法采用腐蚀失重测量、宏观形貌观察、SEM、EDS、XRD、电化学测试等分析手段对Q235钢在某地区地区埋藏30年的腐蚀行为进行分析。结果结果表明，Q235钢板表面腐蚀形式为均匀腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀；平均腐蚀失重速率为1.7658g/(dm2·a)，平均腐蚀深度速率为0.0226mm/a，最大点蚀深度为1.59mm；腐蚀产物EDS分析结果为Fe、O、C三种元素，XRD分析结果主要物相为FeO、Fe2O3、α-FeOOH、FeCO3、γ-FeOOH及底层量未转化的δ-FeOOH，腐蚀产物层结构不完整，内部有较多的缺陷和裂纹；电化学测试的带锈样腐蚀速率明显低于除锈后的试样，说明腐蚀产物对金属基体有一定的保护作用。结论结论如下，在埋地Q235钢板的腐蚀过程中，缝隙腐蚀和点蚀占有较大比重，对腐蚀失重速率贡献明显；开展某地区土壤环境中地下工程完整性评估和环境适应性评估时，可参照本文腐蚀数据进行。

关键词： Q235钢腐蚀观测腐蚀失重 SEM XRD 电化学测试

基于低居里点PTC材料的风机叶片防冰数值模拟及试验验证

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高电压技术 2024年

作者：蒋兴良王茂政袁一钧刘琳李畅胡琴国网西藏电力有限公司电力科学研究院重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站国网湖南省电力有限公司电力科学研究院

叶片覆冰会严重影响风机的安全稳定运行。目前，电热防冰是最高效可靠的风机叶片防冰方法，但存在防冰区域受热不均匀、局部覆冰以及过多分区导致防冰系统过于复杂等问题。本文提出采用PTC材料进行风机叶片自适应电加热防冰的创新方法... 详细信息

叶片覆冰会严重影响风机的安全稳定运行。目前，电热防冰是最高效可靠的风机叶片防冰方法，但存在防冰区域受热不均匀、局部覆冰以及过多分区导致防冰系统过于复杂等问题。本文提出采用PTC材料进行风机叶片自适应电加热防冰的创新方法。通过原位聚合法成功制备了一种低居里点PTC材料，其居里温度点为1 ℃。随后，基于该材料的阻-温特性，建立风机叶片的电加热防冰模型，并进行数值模拟。研究结果显示，当采用低居里点PTC材料进行风机叶片电加热防冰时，无需进行防冰区域的分区，就能使得防冰区域更加均匀地受热。在一定的工作电压下，低居里点PTC材料在不同环境温度和风速下展现出自适应调节加热功率的能力，并且经过100次循环阻-温测试后，材料仍具有极强的自适应调节能力。最后，通过试验验证了材料的这种自适应调节能力。本文的研究结果为后续基于低居里点PTC材料的风机叶片防冰系统的研究奠定了坚实基础。

关键词：低居里点防冰风机叶片正温度系数材料自适应调节

基于时空注意力卷积模型的超短期风电功率预测

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电网技术 2024年第5期48卷 2064-2073,I0068,I0069-I0071页

作者：吕云龙胡琴熊俊杰龙敦华重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆市沙坪坝区400044 国网江西省电力有限公司电力科学研究院江西省南昌市330096

随着风电利用率的不断提高,风电输出功率的准确预测对电力系统的调度和稳定运行具有重要意义。然而,风力发电的随机性和波动性容易影响功率预测结果的准确性。该文提出一种基于时空相关性的风电功率预测方法,由时空注意力模块和时空卷... 详细信息

随着风电利用率的不断提高,风电输出功率的准确预测对电力系统的调度和稳定运行具有重要意义。然而,风力发电的随机性和波动性容易影响功率预测结果的准确性。该文提出一种基于时空相关性的风电功率预测方法,由时空注意力模块和时空卷积模块组成。首先,利用空间注意力层和时间注意力层对不同风机之间的时空相关性进行聚合提取。其次,通过空间卷积层和时间卷积层有效捕捉风电数据之间的空间特征和时间演变规律。最后,采用中国两处实际风电场运行数据对预测方法进行实验验证。结果表明,相比于传统预测方法,时空注意力和时空卷积的融合使该文所提出的预测方法具有较高的预测精度和较好的稳定性。

关键词：风电功率预测时空相关性图神经网络时空注意力模块时空卷积模块

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基于潜高斯过程引入理论先验的钛合金结构件残余应力场推断方法

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第2期41卷 135-146页

作者：陈俊松刘长青赵智伟王伟向兵飞危震坤李迎光南京航空航天大学机电学院中国南京210016 舍夫德大学工程科学学院瑞典舍夫德江西洪都航空工业集团有限责任公司中国南昌330096

残余应力(Residual stress,RS)是导致钛合金结构件加工变形的主要原因。钛合金结构件的残余应力包括初始残余应力(Initial residual stress,IRS)和加工表层残余应力(Machined surface residual stress,MSRS),其中,MSRS是加工表层区域的... 详细信息

残余应力(Residual stress,RS)是导致钛合金结构件加工变形的主要原因。钛合金结构件的残余应力包括初始残余应力(Initial residual stress,IRS)和加工表层残余应力(Machined surface residual stress,MSRS),其中,MSRS是加工表层区域的IRS与高水平的加工残余应力(Machining‑induced residual stress,MIRS)耦合作用的结果。结构件的加工变形控制是航空航天工业亟需解决的重要问题,准确获取结构件残余应力场的是加工变形精确预测和控制的基础。然而,现有的残余应力预测方法难以考虑零件制造过程中的各种不确定性,导致预测精度有限。现有的测量方法仅能在样件中测量局部的残余应力,对于大型结构件残余应力场测量,测量效率低。针对以上挑战,本文提出了一种贝叶斯框架下同时推断钛合金结构件IRS和MSRS的方法。该方法将不可观测的IRS和MSRS建模为潜高斯过程,将不同区域的MSRS场之间存在相关性这一先验知识通过具有共享协方差的核函数融入潜高斯过程,并利用可观测的变形力对残余应力场进行推断。本方法提供了一种从概率角度利用变形力数据推断零件残余应力场的有效手段,为后续变形控制策略优化提供了可靠依据。

关键词：钛合金残余应力场推断潜高斯过程加工变形

开/闭口运行对高速受电弓气动噪声特性影响的风洞试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1846-1854页

作者：李波黄思俊靳铠龙杨小雨马亚民姚华栋牛纪强北京中车赛德铁道电气科技有限公司北京100176 西南交通大学唐山研究院河北唐山063000 西南交通大学机械工程学院四川成都610031 查尔姆斯理工大学力学与海事科学系瑞典哥德堡41296

针对北京中车赛德公司自主研制的高速受电弓开展160~324 km/h风速下的气动噪声风洞实验,对比分析风速、开/闭口运行状态对受电弓气动噪声特性的影响规律,并预测更高风速下的受电弓气动噪声。研究结果表明:受电弓气动噪声及其传播特性与... 详细信息

针对北京中车赛德公司自主研制的高速受电弓开展160~324 km/h风速下的气动噪声风洞实验,对比分析风速、开/闭口运行状态对受电弓气动噪声特性的影响规律,并预测更高风速下的受电弓气动噪声。研究结果表明:受电弓气动噪声及其传播特性与风速、运行状态密切相关,弓头及附近区域受到脱落涡的影响易出现单音噪声。远场噪声总声能以风速的5.6~6.0次方增加,通过数据拟合推测400 km/h风速下开/闭口状态受电弓远场噪声总声压级分别为106.8 dB和106.6 dB。

关键词：高速列车受电弓开/闭口运行气动噪声风洞试验

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某地下储油库分层开挖块体预测及支护分析

长江科学院院报 2024年

作者：刘四新应永健孔科崴麦智杰张奇华中国石化海南炼油化工有限公司中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站

地下储油洞库一般选址在坚硬的结晶岩地区，洞室围岩稳定问题主要表现为局部的块体失稳。块体理论采用几何拓扑学方法分析地质结构面相互切割形成的块体及其稳定问题，是分析地下洞室围岩稳定性的理想工具。本研究依托某在建地下水封洞... 详细信息

地下储油洞库一般选址在坚硬的结晶岩地区，洞室围岩稳定问题主要表现为局部的块体失稳。块体理论采用几何拓扑学方法分析地质结构面相互切割形成的块体及其稳定问题，是分析地下洞室围岩稳定性的理想工具。本研究依托某在建地下水封洞库工程，总结形成了工程岩体开挖现场块体预测分析流程。首先，根据前期勘察和主洞室顶层开挖获得的地质素描资料，分析总结主洞室结构面发育规律；然后，对结构面进行组合，利用全空间赤平投影法，判别各组合在主洞室中下层边墙可能出现的可动块体和关键块体；随后，采用最大块体形态分析方法，对关键块体进行几何形态分析，剔除“浅埋型”和“尖长型”这两种非支护关键块体，获得需支护关键块体；最后，对需支护的“端正型”关键块体提出支护建议。研究成果为洞室围岩支护设计提供了理论分析依据，在岩石地下工程建设中具有重要的推广价值。

关键词：块体理论块体预测围岩稳定全空间赤平投影需支护关键块体