微放电是放电通道被限制在一个很小空间区域内的气体放电,电极间隙或放电空间尺度一般为亚毫米以下量级。相比常规尺度放电,放电尺度的减小使得微放电具有很多独特性质,因而受到研究者的日益关注。一方面,微放电结构适合于微型化和平面化,可以应用于生物医学、微区电晕散热技术、微机电驱动系统、离子风机、静电流体加速器、气体传感器、离子源...
脉冲放电等离子体及其应用是脉冲功率技术民用领域极具前景的发展方向之一。为了推动脉冲放电等离子体理论与应用技术的研究和发展,综述了近年来纳秒脉冲气体放电机理与典型脉冲等离子体特性和应用的研究进展。介绍了基于高能电子逃逸击穿的机理假说及相关测量技术的研究进展。分析了直接驱动型脉冲放电、脉冲介质阻挡放电和脉冲等离子体射流三...
原子蒸气激光同位素分离是一个涉及多学科领域的复杂过程。为了深入理解原子蒸气激光同位素分离的机制,主要从实验研究的角度综述了目前有关原子蒸气激光同位素分离过程中金属加热蒸发、激光光电离以及离子引出与收集3个子过程的实验研究进展,包括坩埚的材料与结构参数、加热方式、电子枪结构与工作参数以及合金成分等对金属原子化过程、激光器...
为深入研究毛细管放电等离子体特性及其与发射药的相互作用机理,综述了电热化学发射系统中的相应仿真模型,从毛细管放电,等离子体射流和等离子体与发射药相互作用3个角度,介绍了烧蚀模型、毛细管等离子体磁流体动力学模型、等离子体射流模型、等离子体与发射药作用的传热学模型和化学动力学模型,并比较了不同模型的优缺点。结果表明：综合考虑温...
为进一步探究低气压直流辉光放电机理,建立了基于局部平衡假设的2维直流辉光放电模型,研究了正常辉光向异常辉光放电的转变过程及其放电特性,并将异常辉光放电数值模拟结果与实验结果进行对比分析。结果表明,正常辉光放电时,在放电电压小幅增大的情况下,放电区域的扩大使放电电流增大,阴极位降区厚度减小,并出现明显的负辉光区。进一步增大放电...
为揭示混合放电臭氧高效发生机理,从反应动力学出发,采用CHEMKIN中Plasma PSR模块对混合放电臭氧发生的反应动力学进行了模拟,并作了敏感性分析和ROP分析,模拟结果与实验结果较相符。模拟结果表明气体压力、气体进口温度、气源流量的减小都有利于臭氧浓度的提高;比能的适当增加有利于臭氧的产生,过大则不利于臭氧合成。由反应路径图得到对臭氧合...
纤维织物的等离子体表面改性有时需要较大面积或体积的低温等离子体环境以提高效率,为此设计了一种同轴多棒电极结构的重频纳秒脉冲放电发生器,能够在无阻挡介质的大气压空气中稳定地产生较大体积的低温弥散等离子体。用这种等离子体对不同目数的尼龙66纤维进行处理。采用垂直芯吸效应法测量了不同放电条件下尼龙表面亲水性能的变化。使用原子力...
为了测试新型高功率速调管,开展了高功率连续波脉冲步迹调制（PSM）高压电源的研制工作。介绍了电源系统的主要指标和工作原理,对电源核心部件多绕组变压器进行了建模仿真并对其分布电容储能情况进行了分析,阐述了PSM模块的设计方法和电源控制系统及其控制策略等关键技术问题。描述了速调管快速保护电路的设计和功能,结合熔丝短路试验对保护效果...
利用相似变换法,由空气动力学动量方程和能量方程推导得出了表面介质阻挡放电等离子体流动控制实验研究时的体积力和放热相似准则。等离子体体积力相似本质上为一种雷诺数相似,根据实验条件的不同其有不同的表现形式：对于静止空气,体积力相似为基于诱导射流最大速度和射流半高宽的射流雷诺数相似;有来流时,可以采用基于激励器单位长度作用力、...
在定容燃烧弹上研究了不同电场分布下直流电场（幅值U=10 k V）对当量比为1.0的CH4/O2/N2预混扩展火焰传播和燃烧特性的影响效应,以更好地揭示电场空间分布对电场影响火焰效应的作用规律。改变点火电极两侧网状电极上的电压极性形成了5种电场分布,即双网均加负电压（DN）、均加正电压（DP）、左侧加负电压右侧加正电压（RPLN）、左侧加负电压右...
为改善三角翼在大迎角下的气动特性,进行了微秒脉冲表面介质阻挡放电（SDBD）激励在静止空气中的纹影试验、不同迎角下的PIV测速试验以及不同试验参数下的测力试验。试验结果表明：微秒脉冲SDBD可产生快速温升,快速温升在流场局部诱导产生压缩波;微秒脉冲SDBD激励可有效地控制低速三角翼大迎角下的流动分离,且随迎角增大,流动控制效果逐渐减弱直...
为了揭示水工质脉冲等离子体推力器（WPPT）的工作特性,探究WPPT运行过程中的能量分布及性能影响机制,提出了一种新的性能仿真模型。该模型能够定量化地描述WPPT放电等离子体的产生及其电磁和气动耦合加速效应,简单且快速有效地评估电推力器的宏观性能。以东京大学的实验样机为对象进行模型验证和仿真研究。结果表明：计算所获得的元冲量、比冲...
为了对比研究有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）2种算法以及网格结构对大气压氦气介质阻挡柱状放电仿真结果的影响,建立了2维流体模型。首先,计算了柱状放电的电流波形和电子数密度2维分布;然后,根据收敛曲线、迭代次数和运算时间对比研究了相同网格结构下FEM和FVM的计算性能;最后,根据2维电子数密度分布云图和试验结果对比研究了2种算法下的...
为了研究补偿电感量、介质层厚度和气隙大小等参数对介质阻挡放电（dielectric barrier discharge,DBD）特性的影响,采用Buck直流电源与逆变方波电源串联结构作为主电路,设计了一种DBD高频高压放电电源,该电源的输出电压和逆变开关工作频率单独可调。以单层和双层聚四氟乙烯平行板电极结构作为等离子体发生器进行了DBD高频高压放电实验,重点分析...
基于翼型Reynolds相似和等离子体射流相似准则,可在地面等效模拟位于平流层的等离子体流动控制效果。首先通过表面介质阻挡放电（SDBD）实验确定地面和平流层激励器的几何参数和放电参数,使等离子体射流具有相同的Reynolds数;然后采用几何、放电参数已知的激励器来控制翼型在地面和平流层飞行时（Reynolds数相同）的流动分离;最后采用数值模拟得...
为了准确把握电弧放电电阻的大小,提高等离子体合成射流的能量利用率。进行了三电极尖尖放电的实验,通过改变电极间隙、环境气压、电容、电压,得到电弧电阻的大小以及放电效率、电弧电阻和放电形态随参数的变化。结果显示：大气压条件下,随着放电初始电压的增大,放电效率和电弧电阻逐渐降低;大气压条件下,对于同一电容能量（≥250 m J）,电弧电...
为了研究不同工作介质流量对等离子体点火器射流的影响,利用课题组建立的实验测量系统,实验研究了不同工作介质质量流量下等离子体射流点火器的气体击穿和维持电弧过程,并用相机记录了等离子体射流的动态变化过程。实验结果表明：等离子体点火器的工作过程分为3个阶段：击穿阶段、过渡阶段、稳定阶段;击穿阶段中,击穿电压随工作介质质量流量增大...
以SF6或SF6/N2混合气体为绝缘介质的GIS/GIL具有大容量、高可靠性和环境友好等特点,特别是在特高压输电及离岸大规模风电输送领域具有巨大应用前景,而GIS/GIL中存在的金属微粒污染问题是提高设备绝缘强度研究中的关键技术难题。首先介绍了GIS/GIL中金属微粒的带电及受力机理研究;然后分析归纳了交流、直流、冲击等不同电压类型与微粒的运动特性...
电力设备用绝缘材料在使用过程中承受电、热、机械等多种因素的应力作用,电气性能逐渐下降,研究绝缘材料的老化机理和寿命模型对材料寿命评估具有重要的意义。首先从传统的绝缘材料宏观老化模型出发,总结了电、热、机械应力作用以及联合作用下的绝缘材料老化寿命模型,其次从微观角度总结归类了由于空间电荷效应导致绝缘材料微观缺陷的几种绝缘老...
通过研究不同老化过程中老化温度对油纸绝缘的空间电荷特性,可为换流变压器在长期高温运行下油纸绝缘的空间电荷特性提供试验依据。利用电声脉冲法研究了油纸绝缘在4种不同老化温度下、不同老化阶段的空间电荷特性,结果表明在热老化的不同阶段,油纸绝缘在极化过程中的空间电荷特性具有明显差异,而这种差异与老化程度之间并非简单的一一对应关系...
为了提出一种能综合考虑气象、绝缘子几何参数、大气污染物影响的污秽度预测方法,利用计算流体力学的方法对绝缘子的积污特性进行了研究,并对换流站污秽盐分构成进行了分析。研究表明：随风速增加,下表面积污量增加并维持在最大值的80%左右,上表面的积污量先增大后减小;相对湿度增加将使上下表面的积污量均增加,最大值小于同等条件下相对湿度为3...
为研究特殊污秽条件下复合材料的耐电蚀损及漏电起痕性能,在实验室中模拟特殊污秽条件下复合材料的现场运行情况,提出了一种新的耐漏电起痕性能加速老化试验（简称＂平面法＂）。平面法中使用硅藻土、氯化钠、碳单质、镍粉按一定比例混合后涂覆在试样表面以模拟特殊污秽条件。平面法中加压时间只需15 min,根据试样耐电蚀损水平将其性能评定为6-1...
为了解决输电线路防雷难题,在并联间隙的基础上提出了一种基于爆轰气流作用的灭弧防雷装置。通过建立链式电弧模型,对电弧元进行受力分析,利用爆轰相似理论对爆轰波的压力进行计算,并进一步推导出电弧元的各速度分量控制方程。利用ANSYS AUTODYN模拟爆轰气流与电弧等离子体耦合过程,得到气流场和电弧温度场的数值仿真,并进行灭弧试验验证。结果...
绝缘子严重覆冰会引发闪络进而导致电网停电事故,研究水滴撞击绝缘子表面的流场和运动特性对了解绝缘子的覆冰形成过程具有重要意义。以空气动力型绝缘子为研究对象,基于Lagrange法,通过数值求解覆冰过程中绝缘子外部连续气流场和水滴运动轨迹,提出一种以区域分割方式数值计算绝缘子表面不同区域水滴碰撞系数的方法;分析了风速和水滴中值体积直...
为了探索电力用复合材料的耐环境老化特性,借助多因子老化箱模拟自然环境下复合材料杆塔运行环境,观察杆塔材料模量变化和杆塔、横担表面光纤光栅应变变化,表征加速老化条件下改性聚氨酯（PU）/玻纤复合材料和相应杆塔耐老化特性。经历4 000 h多因子加速老化,PU和相应复合材料弯曲模量保留率都〉90%,拉挤工艺的PU复合材料样品弯曲模量可高达95.8...
为了了解超疏水涂层的覆冰特性,提出了一种测量涂层覆冰过冷水滴捕获率的新方法,考察了覆冰温度与涂层倾斜角度对超疏水涂层过冷水滴捕获率的影响,研究了涂层过冷水滴捕获率随覆冰时间的变化过程。并从超疏水涂层的微观结构出发,结合过冷却水滴在超疏水涂层上的潜热释放和运动过程分析,对超疏水涂层的过冷水滴捕获率变化原因进行了阐释。结果表...
作为换流变压器等直流高压输电设备中的主要绝缘材料,油纸绝缘在直流电压下的绝缘特性受其内部空间电荷的影响。同时,油纸绝缘在工作运行中往往承受较大的内外温度差异的作用,而温度差异对油纸绝缘中空间电荷特性的影响尚不明确。为此在实验研究基础上,建立了一种基于双极性载流子输运和陷阱势垒理论的油纸绝缘介质电荷迁移模型,经数值计算得到...
LTD次级多层薄膜绝缘子层数达几百、上千层,利用厚几十μm的高本征击穿强度薄膜制作强度更高或者更紧凑的低感绝缘子是这种绝缘的发展方向。在新型绝缘子研制中,希望以较小规模（层数）试样的击穿实验数据预测较大规模绝缘子在一定场强下的击穿概率。为此基于Weibull型半经验分布函数模型,利用一组较小规模多层绝缘试样的击穿实验数据进行拟合得...
GIS中隔离开关例行操作产生的特快速暂态过电压（VFTO）对GIS等电力设备绝缘造成很大威胁。目前,由于VFTO的非标准化,导致VFTO下GIS绝缘特性研究结果分散性大、可比性差。为此借助研制的陡前沿冲击试验装置,研究了便于标准化的双指数冲击电压下SF6稍不均匀电场棒–板间隙的放电特性。研究表明,稍不均匀电场下,不同波形参数冲击电压下间隙50%放电...
收发组合作为无人机数据链系统的核心部件,其抗电磁干扰能力直接影响机载通信安全。为检验核电磁脉冲（HEMP）辐照条件下某型无人机数据链系统的可靠性,基于快沿电磁脉冲模拟系统建立了无人机HEMP效应试验平台,以典型＂失锁＂效应作为受干扰判别依据,开展了无人机数据链系统辐照效应研究,分析了无人机数据链＂失锁＂效应机理。结果表明：核电磁...
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