开展空气间隙放电的理论研究,是支撑我国特高压工程建设、提升电力系统雷击防护水平的现实需求.通过分析特高压下长空气间隙放电的工程需求,以及雷电绕击输电线路的先导发展模型、电气几何模型所面临的理论困境,归纳了当前长空气间隙研究所面临的主要挑战——物理模型的内在复杂性、测试手段的局限性及数值求解方法的不确定性.同时,基于过去30多...
大气压冷等离子体在环境保护、生物医学、纳米制造等领域具有广阔的应用前景.这些应用中,被处理物常常处于水环境中,气体等离子体与水溶液的相互作用是影响应用效果的关键因素.虽然人们对等离子体本身开展了大量研究,但所获知识难以延伸到水溶液中,对上述相互作用的探究尚处于起步阶段.特别是等离子体产生的活性粒子如何传质进入水溶液,如何在水...
为了使读者对气体放电相似性有一个全面的了解,对气体放电相似性的研究进行综述.Townsend首先阐述了气体放电相似性原理,von Engel给出了气体放电相似性的定义、主要相似关系,相似放电允许和不允许的物理过程.两个气隙放电相似的必要条件是p1d1=p2d2和E1（px）/p1=E2（px）/p2（p1、d1、E1和p2、d2、E2分别为两个气隙的气压、气隙长度、电场强度...
为了进一步了解大气压氩气介质阻挡放电的机理和放电特征,采用平行电极结构的介质阻挡放电装置,研究了大气压氩气的放电模式、回路电流、发射光谱、电子温度等特性,对比分析了不同放电模式的特性差异.实验发现,随着电压升高,放电由局部的均匀放电过渡到斑图放电模式,最后演化为布满整个电极的伪均匀放电;Ar主要强度谱线与放电电流近似同步,证明...
低温等离子体助燃技术在提高燃烧效率和拓展燃烧极限方面表现出良好的应用前景.为此,利用大气压介质阻挡放电对CH4/O2/He混合气体进行处理,对低温等离子体增强燃料燃烧的特性开展了研究.建立了介质阻挡放电助燃装置,对预混燃烧火焰图像进行采集并从中提取火焰燃烧锋面,采用本生灯法对等离子体作用下预混火焰传播速度进行测量,并与等离子体关闭时...
为了推动等离子体技术早日商业应用，提高低温等离子体技术的能量效率，本研究采用白行研制优化的管．线式反应装置，考察了不同介质填料、电场强度E、污染物入口质量浓度P0和气流速度v等参数对反应器能量效率ξ的影响。希望通过优化实验参数，可以在保证污染物降解率叩的同时有效提高ξ。实验结果表明，随着污染物v的增加，ξ呈现先增大后减小的趋...
为研究均匀场中负流注放电的形成过程,采用粒子模拟方法对平行平板间隙中均匀场作用下高电压流注放电通道的形成和发展进行模拟,获取流注形成发展过程的瞬态物理图像和流注通道中心场强的变化图像.模拟结果表明：电子崩向阳极发展过程中,头部呈辐射状发展,尾部细长,电子集中在电子崩头部,当电子崩转变为流注后,流注通道中形成非平衡等离子体,通...
大气压射频微等离子体放电具有较大的潜在应用价值,但实验研究较困难.为此借助于粒子模拟的方法,在给定的放电间隙下,研究了电流密度及二次电子发射系数（SEEC）对射频微等离子体的放电结构的影响.模拟结果表明,随着输入电流密度的增大,放电空间逐渐由鞘层主导的结构转变为辉光放电结构,电子密度也会随之增大,鞘层电场逐渐增强,同时电子能量概率...
为了探讨大气压氖气介质阻挡放电的多脉冲现象的本质,实验测量了多脉冲放电的电压电流波形,建立了多脉冲放电的电路模型,并利用ICCD高速相机研究了多脉冲辉光放电模式的演化过程.研究结果表明,多脉冲中的各次脉冲气隙电压的变化和单脉冲中气隙电压的变化趋势相同,即在气隙击穿前,气隙电压逐渐上升,在气隙击穿后突然下降.由于介质阻挡产生的异号...
为优化离子推力器中栅极系统设计，采用三维粒子云网格（PIC）仿真方法对三栅极系统等离子体输运过程进行了仿真，并与两栅极仿真结果进行对比，分析了三栅极特有的减速栅对栅极系统内束流分布、电子返流阀值、截止电流和交叉电流阀值、离子通过率和发散角损失等参数的影响。研究结果表明减速栅的主要作用包括：对离子通过率无影响，对截止电流...
为了深入理解沿面介质阻挡放电（SDBD）的放电机理,揭示其产生等离子体的特性参数的演化规律,基于放电的物理过程和实验结果,以非对称结构SDBD发生器为研究对象,建立了其集总参数等效电路模型.首先参照高速相机拍摄的放电图像,估测了等离子体几何尺寸与电压幅值的关系曲线,借助Matlab/Simulink软件,联立Boltzmann方程求解器,求解基尔霍夫电压方...
阴极弧根形态对电弧状态和电极损耗有着重要影响.在同轴电极磁旋转电弧等离子体发生器中,利用高速CCD观察了阴极弧根斑点形态随外加轴向磁场的演化过程,采用双波长法从CCD影像得到阴极端面温度分布;利用水冷电探针对近阴极区等离子体参数进行诊断,得到了阴极附近电子温度及阴极区位降.实验结果表明：（1）在50A电弧电流下,随着轴向磁场从0.01 T...
为考察纳秒脉冲介质阻挡放电（NP-DBD）等离子体对超声速燃烧室中凹腔性能的影响,在凹腔后壁面上部区域布置表面介质阻挡放电激励器产生等离子体,基于NP-DBD等离子体高斯分布热源模型,采用3维数值模拟方法研究了等离子体作用下燃烧室壁面压力、凹腔阻力、质量交换率以及燃料分布的变化.研究结果表明,NP-DBD等离子体虽然降低了对称面处凹腔后缘波...
表面介质阻挡放电等离子体同时存在力、热两种效应传递能量,为研究热效应对等离子体激励诱导流场的影响,通过求解带有体积力源项和热量源项的Navier-Stokes方程,建立了综合考虑动量效应和温升效应的介质阻挡放电物理模型,并对比分析了有、无温升效应时的速度场和涡量场.计算结果表明：同一时刻考虑温升效应时的诱导速度大于未考虑时的诱导速度,...
研究SF6气体放电过程中微观粒子的动力学特性,可以得到临界击穿场强等衡量气体绝缘能力的宏观参量,这些宏观参量对高压开关设备的设计和研发有重要作用.为此,根据流注理论建立了反映气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法与通量校正传输法相结合,求解均匀电场下极间隙为0.5 cm时SF6气体的放电特性,得到了放电过程中带...
为优化氧活性粒子（ROS）在水中的生成条件,并为ROS溶液生成装置提供优化系统参数的依据,研究了ROS质量浓度在水温、pH值、O2给气体积流量、ROS投加体积质量,以及系统气压（混溶压力）等因素作用下的变化规律.实验中,气态ROS在强电离条件下通过介质阻挡放电生成,以O3计,通过O3检测仪测定其浓度;水中ROS质量浓度采用DPD分光光度法测定,用CRS来表...
近年来,由于可以在大气压空气中形成较稳定的低温弥散等离子体,重频纳秒脉冲放电受到了广泛的关注.基于一台紧凑型高压重频纳秒脉冲发生器并采用线电极结构,研究了线电极距离、线电极长度、重复频率和多对线电极之间的距离对放电特性的影响.实验结果表明这些参数的变化都会引起弥散放电强度的变化或者放电电弧的产生.长线电极结构有利于抑制电弧...
为了提高射频空心阴极放电中的等离子体密度,通过实验和数值模拟研究了氩气环境下孔深对射频空心阴极放电的影响.在实验上利用Langmuir探针测量了射频空心阴极放电等离子体的电子数密度,并对不同孔深条件下获得的电子数密度进行了比较.利用二维流体模型模拟了空心阴极结构下的射频放电,获得了电子数密度和电离速率的分布随孔深的变化规律.模拟结...
SF6高压断路器开断过程是结合电弧特性、压气特性、气流特性、电磁特性、温度特性、介质恢复特性等的多物理动态过程.为避免其熄弧重燃,考虑电弧能量对等离子体内电子温度和重粒子温度的动态作用的情况下,建立了SF6气体电弧等离子体非平衡态双温度电弧数学模型.计算得出了等离子体中各粒子密度随电子和重粒子温度变化曲线,带电粒子密度随温度和...
CO2是一种有潜力的SF6的替代气体,研究纯CO2以及CO2/O2混合气体的临界击穿场强对于进一步研究其绝缘和灭弧性能有重要意义.为此,给出了不同压力下,纯CO2以及不同混合比例CO2/O2混合气体电弧等离子体的平衡态化学组成及体积分数90％CO2-10％O2混合气体的热动属性.通过求解两项近似的Boltzmann方程,得到0.4 MPa下,不同混合比例的CO2/O2混合气体,30...
表面介质阻挡放电（DBD）在气体流动控制方面有着巨大的应用前景.利用自制的纳秒和微秒脉冲电源进行表面DBD实验,比较了电压幅值、介质厚度、电极水平间距等对两种激励下表面DBD电特性的影响并进行了分析.实验中两种电源激励的表面介质阻挡放电能量均在mJ量级,上升沿瞬时最大功率达到几十kW.实验结果表明：在脉冲上升沿有多次放电,微秒脉冲上升...
为了研究锥形管对Ar大气压等离子体射流的影响,在环-板电极结构的基础上,采用锥形石英玻璃管作为等离子体射流反应器,并引入了悬浮电极,对其进行了实验研究.通过大气压氩等离子体射流的电气特性的测量和光学特性的诊断,包括拍摄发光图像,测量射流的电压-电流波形和发射光谱,然后计算获得平均放电功率和电子激发温度,研究了当采用不同形状的玻璃...
采用脉冲调制可以有效优化大气压射频放电行为.为此利用1维流体模型,考虑了氦等离子体放电过程中主要的13个反应及6种粒子,研究了大气压脉冲调制射频氦气放电特性,并分析了调制频率、占空比对放电特性的影响以及输入电压对达到最大电子数密度所需时间的影响.结果表明：脉冲调制之后,固定调制频率时,随着占空比的减小,氦气放电的击穿电压增大;固...
高频交流电激励表面介质阻挡放电在控制流动分离方面有重要应用,电压幅值与频率是关键的因素.为此,通过改变电压幅值及频率,获得了电流、电压波形,以及放电图像.并将研究表面介质阻挡放电特性激励器应用于S1223翼型,在风洞中进行了流动控制实验.实验表明：随电压幅值的增大,电流幅值及每mm激励器消耗功率增大,放电宽度以及放电亮度增加;频率改变...
为研究126 kV SF6断路器在多次切合补偿设备过程中的介质恢复特性,根据电流较小时电离不充分的特点,建立了SF6双温度电弧等离子体模型并将它应用到气流场计算中.根据多次开断过程中静弧触头的实际烧损情况,建立了灭弧室内电场及气流场的数学模型.采用流注理论临界击穿判据计算开关的介质恢复特性曲线并分析触头烧损对其影响.在此基础上,考虑动弧...
近年来变电站投切10 kV并联电容器时发生的断路器炸裂事故率不断上升,对此类事故进行了详细的统计后发现近50％的事故中都出现了断路器合闸后快速分闸的操作.就此,率先对并联电容器的快速合-分闸操作进行了概念定义,并对其过程中过电压产生的机理进行了理论推导.同时,提出了暂态回路重构、母线对地电容突变等观点.借助ATP-EMTP软件,对快速合-分...
为了实现变压器式可控电抗器（CRT）“高阻抗、弱耦合”的设计目的,基于磁集成技术,提出了阵列式磁集成CRT结构.通过分析此结构各绕组磁通关系以及建立其等效电路,推导出各绕组的短路阻抗与短路电流的计算式,并进行绕组短路阻抗与短路电流的举例计算.磁通分析与举例计算结果表明,所提出的阵列式磁集成CRT结构将控制绕组与限流电感集成在一起,将...
为在试验室条件下进行小容量的合成试验以节省调试同步控制系统的成本及方便调试同步控制系统,设计了一种合成回路试验的模拟系统.首先,在分析威尔合成试验和高压关合试验原理的基础上,计算主回路各个部分所采用的元件参数.然后根据合成试验的工作特点,设计试验回路的控制系统.利用单片机进行时序控制,得到符合要求的模拟系统.通过与同步控制系...
变压器传统有载分接开关切换过程中的电弧会显著降低触头寿命和加速变压器油劣化.为了解决该问题,提出了一种新的混合式有载分接开关方法,并试制了实验室的模型样机.这种方法采用伸缩动触头保证切换时序,以机械组件的运动实现晶闸管模块的无源触发,以晶闸管辅助机械开关实现切换过程中的熄弧.搭建了熄弧电路的仿真模型进行仿真,并建立了标准的低...
油浸式电力变压器的热特性作为变压器设计制造与运行过程中的重要参量,是衡量变压器在日常负载以及过负载条件下运行寿命的一个重要指标.为此,提出了一种解析技术与数值分析相结合的热模型计算变压器绕组温度分布,计算中所需的变压器内部热源分布以及边界条件由解析逼近定出.将该模型应用于100 kVA/5 kV温升用油浸式变压器的各种负载情况,并将计...
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