风-沙-电多场耦合模型及其对风沙流结构的影响

基于点电荷电场的基本理论,建立了风场-沙粒运动-风沙电场(风-沙-电)相互作用的多场耦合理论模型,给出了风沙电场沿高度的分布规律,即:风沙电场在近地层一般为正电场,电场强度随高度的增加而迅速下降;在10～20 cm附近风沙电场由正电场变为负电场;随后,风沙电场强度的绝对值随高度的增加由小变大,在达到某一极值后,电场强度的绝对值随高度减小,最后趋于晴天电场.此外,还研究了风沙电的多场耦合作用及风沙电场强度对风沙流结构的影响.     

强脉冲电场处理对花生油品质的影响

采用强脉冲电场（电场强度0~50 kV/cm）处理花生油,分别测定了不同贮藏期花生油酸价、过氧化值和羰基价的变化情况,同时采用GC - MS以及GC对脂肪酸进行了定性定量分析. 结果表明：强脉冲电场处理后,花生油的酸价及过氧化值随电场强度的增加而增大,羰基价无明显变化;在贮藏期油样发生氧化酸败,各值随贮藏时间的延长而不断增加,PEF处理有效降低了其氧化速率. 强脉冲电场处理对花生油的成分有一定影响,超过40 kV/cm的电场处理后能一定程度地保留脂质中不饱和脂肪酸及其营养价值.     

特高压线路工频电场仿真分析

本文基于ANSYS软件建立1000kV特高压交流输电线路的二维电场模型。通过计算分析出线路下方工频电场强度水平方向的分布与变化情况的一般规律;研究了杆塔类型、导线类型、导线高度等各种因素对输电线路下方工频电场强度的不同影响。结果表明可通过提高导线高度和优化杆塔结构的方式降低特高压线路下方工频电场强度,减小线路的电场环境影响。     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制IV:采用二维PIV 除尘

 利用粒子成像测速法(PIV)和电子低压冲击仪(ELPI),研究实验室规模的电除尘器(ESP)内电场强度、电晕放电功率和气流场等因素对PM₁₀(粒径小于10 μm 的颗粒物)分级收尘效率.电除尘器为线-板式电极结构,其中板-板间距为200 mm,高电压电极为单根或双根.实验颗粒物采用艾灸烟作为示踪粒子,气体流量85 m³/h,颗粒物初始质量浓度33 mg/m³左右.实验结果表明,随着电场强度或电晕放电功率的增加,在高压电晕极线周围气流场从有规律的单个涡旋发展为相互作用的多个涡旋,优化电晕放电离子风分布是提高PM₁₀收集效率和降低电耗的关键.从颗粒物个数浓度、外加电场或电晕放电功率看,可将电除尘器性能以电场强度为3 kV/cm 为界分为2 个区域.当电场强度低于3 kV/cm 时,分级除尘效率随着电场强度或电除尘指数的增加而增加.然而,当电场强度远大于3 kV/cm 时,收尘效率基本不变或降低.     

正直流电场对球形火焰影响的机理分析

为了确定正直流电场影响燃烧的机理,选取了初始压力为303.975kPa,过量空气系数为1.2、1.4、1.6的预混稀燃气,通过对容弹内网状电极分别加载幅值为5kV的正/负直流电压以及幅值为5kV、频率为15kHz的高频交流电压,对比分析了直流正电场与另外两种电场下预混球形火焰传播特性的异同。结果显示:不论火焰形变、火焰传播中速度的变化还是平均传播速度增大率随过量空气系数的变化,其在正直流电场下的规律都与负直流电场下相近而与高频交流电场下相差甚远;当过量空气系数从1.2增大至1.6时,正/负直流电场下火焰平均传播速度增大率从低于15%提高至约40%,而交流电场下该值始终约为11%。对比结果表明,正直流电场与负直流电场一样主要通过离子风效应影响火焰,但分析表明正电场下离子风的形成机理及促进效果与负电场下差异明显,这对不同条件下采用电场辅助燃烧时的电场种类选择有重要意义。     

单回转双回开断塔下方的工频电场分布及其影响因素研究

单回转双回架空线路开断塔可将单回线路开断后,转角90°形成不同相序的双回线路继续走线,这种杆塔的使用可有效减少塔基占地面积,节约线路成本。为研究开断塔下方的电场分布特征,文章对110 kV单回转双回架空线路开断塔进行了三维电场计算,对比了常规直线塔与开断塔下方电场强度,分析了导线相序组合、导线水平相间距离、横担高度、风偏对开断塔下方电场强度的影响。结果表明:相同影响因素下,开断塔下方电场强度大于直线塔下方电场强度;逆相序布置下的开断塔下方电场强度最小;开断后的双回架空线水平相间距离减小,开断塔下方电场强度随之减小;横担高度增加,开断塔下方电场强度随之减小;随着风偏致跳线串偏移角的增大,地电位作业人员体表电场强度随之增大,开断塔下方距地面1.5 m高水平截面电场分布近乎不变。该文研究结果能够为开断塔的优化设计提供参考。     

直流电场作用下微米级液滴碰撞聚结研究

润滑油在工业中的有着重要作用,但其中的水分会影响设备性能和使用寿命。传统的水分去除方法效率低、成本高。静电脱水技术可以通过电场作用将水润滑油中从分离出,利用电场促进油水液滴的碰撞和凝聚,具有快速、高效、环保等优点。本论文利用COMSOL软件对油包水乳液中两个液滴的碰撞聚集进行数值模拟,研究微米级液滴直流电场作用下电场强度、温度、粒径、和液滴间距等因素对碰撞和聚结行为的影响规律,研究表明随着电场强度增大,液滴聚结时间快速变小,但电场强度超过一定值时影响减弱;随着温度的升高,液滴聚结时间先急剧减少,到一定值后基本趋于稳定;随着粒径增大,液滴聚并总时间随液滴直径先缓慢增加,当粒径超过一定值时急聚增加;随着液滴间距增大,聚结总时间不断增大,本文为静电脱水的机理研究提供理论依据,为高效破乳脱水装置的设计提供技术支撑。     

温度和外加电场对水分子团簇影响的分子动力学模拟

应用分子动力学（MD）模拟方法研究了温度从273～373K，电场强度从0-2×10^10V／m时水分子团簇的热力学性质、微观结构和动力学性质．研究发现，内能与温度成正比与电场强度成反比，通过分析径向分布函数，我们得知，温度升高使水的氢键作用减小，外加电场增加使氢键作用增强，使水的有序程度加强．水的自扩散系数随温度升高而增大，随电场强度的增加而减小，且在低温时，有电场时水的自扩散系数是无电场时的十分之一．     

直流电场下O/W体系中油滴的迁移行为及油水分离效果研究

首先利用电化学工作站和生物显微镜研究了直流电场下水包油（O/W）乳化体系中油滴的迁移行为,然后分析了电场强度、油滴粒径等因素对油滴迁移行为的影响规律,结果表明：直流电场下,油滴会发生定向迁移,但迁移过程中不会发生聚并;油滴迁移速率随着电场强度的增大而增大,随着平均粒径的减小而变小。直流电场可破坏油滴表面稳定的电荷结构,导致油滴表面电荷分布不均,从而促使油滴在电场中发生定向迁移,并在阳极表面发生破乳、聚并,实现与水相的分离。最后,对直流电场作用下乳化含油体系的油水分离效果进行了实验验证,结果表明,对初始含油量为89.2 mg/L的模拟乳化废水而言,在一定条件下进行处理后,其出水含油量低于5 mg/L,除油率高达95.3%。     

电场下聚丙烯薄膜的光发射

采用电致发光测量方法对聚丙烯薄膜在均匀直流电场作用下的发光变化进行了研究,分析了聚丙烯薄膜在高电场作用下的发光特性和电场对发光的影响.研究结果表明:聚丙烯的发光量随电场而增大,场强越大,从两极注入的载流子获得的动能越大,越容易与发光中心发生碰撞,将能量转化为激发过程.在3.9 MV/cm以下,发光量随时间变化不大,在4.0 MV/cm时,发光量陡增,发生预击穿.     

自然条件下输电线路导线覆冰增长特性

输电线路导线覆冰严重威胁着电网安全运行.导线覆冰过程复杂,影响因素众多,对其覆冰增长规律的准确掌握是建立并优化导线覆冰数值计算模型的基础.从自然覆冰试验出发,依托雪峰山自然覆冰试验基地对不同种类的导线进行了自然覆冰观测试验,研究了导线直径、导线表面处理情况、覆冰类型及导线扭转对导线覆冰增长过程的影响.通过导线表面水滴碰撞系数的计算分析了不同直径导线覆冰的差异性.研究结果表明:自然环境条件下,风速对导线雾凇覆冰冰形起决定性作用,覆冰主要在导线迎风面(横向迎风侧)累积,而背风侧和纵向覆冰较少.覆冰厚度随时间非线性增长,导线直径越小,覆冰厚度增长越快.导线扭转使得导线背风侧向迎风侧转变,覆冰厚度增长速率加快.雨凇覆冰时,除迎风侧翼型覆冰外,导线下方易冻结形成冰棱,使得冰形结构更为复杂.     

脉冲电场对大豆分离蛋白溶液ξ电位和表面张力的影响

本文研究了高强脉冲电场对大豆分离蛋白（SPI）溶液ξ电位和表面张力的影响规律。结果表明：较低场强脉冲电场对SPI溶液的ξ电位影响不大,随着脉冲场强的进一步升高,不同浓度的SPI溶液呈现出不同的规律。对于浓度为10mg/ml的SPI溶液,其ξ电位值随场强的增大不断减小;而对于浓度为20 mg/ml的SPI溶液,其ξ电位值随场强的增大出现明显的波动,当场强为20 kV/cm时其ξ电位达到最高。考察溶液中氨基酸组成的极性与电负性,发现经20 kV/cm场强处理后,蛋白质溶液中极性氨基酸增加了70.36 mg/100g,且负电氨基酸增加量大于正电荷氨基酸增加量。SPI溶液表面张力随着脉冲场强的增强先增大,然后呈减小趋势。这一结论解释了脉冲电场处理对SPI溶液的作用机理在于：PEF处理影响了蛋白质溶液氨基酸的极性及电负性,从而影响到双电层电位差和溶液稳定性。     

金属微粒与电极碰撞恢复系数的理论和实验研究

金属微粒是降低气体绝缘金属封闭输电线路(GIL,gas insulated transmission lines)绝缘强度的关键因素之一,研究金属微粒与电极的碰撞恢复系数可为微粒陷阱等金属微粒抑制措施提供理论基础。基于弹塑性变形理论,给出了法向恢复系数和切向恢复系数计算公式,并通过碰撞恢复系数测量平台研究了微粒材质特性、微粒直径以及碰撞速度对碰撞恢复系数的影响规律,实验测量结果验证了理论计算公式的可靠性。理论计算和实验测量表明:按金属材质铝、铜、钢的顺序,法向碰撞恢复系数逐渐减小,切向碰撞恢复系数逐渐增大;法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数均与微粒直径呈负相关;同一斜碰撞角度下,法向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加而减小,切向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加先减小后增加,并且不同斜碰撞角度下的法向碰撞恢复系数或切向碰撞恢复系数变化规律类似。文中关于碰撞恢复系数的计算方法可为微粒陷阱等工程设计提供理论支撑。     

覆冰地区分裂与扩径导线表面电场特性

输电线路覆冰对电力系统安全运行具有严重威胁,目前已经发展了多种防冰除冰方法,但每种方法都有其局限性,对于一些具有微气象、微地形特征的重覆冰地区尚未有较好的解决方法。文中考虑到扩径导线的特点和分裂导线输电线路的局限性,根据波阻抗和自然功率将分裂导线等效为单导线,并考虑电流的集肤效应,得到了等效的单根扩径导线,进而分析比较覆冰地区的分裂导线及其等效的单根扩径导线的表面电场特性。研究表明：等效前后导线截面面积相同且波阻抗一致时,扩径导线与分裂导线相比,不仅显著降低了子导线根数和输电线路的覆冰荷载,而且在扩径导线的半径等于分裂导线的等效单导线半径时,扩径导线的表面最大电场强度小于分裂导线。因此,在严重覆冰地区,采用分裂导线等效半径的扩径导线具有非常好的表面电场特性,且可显著降低冰风荷载,提高抗冰强度。     

高压直流输电优势微观分析

从微观角度分析了交流输电、低压直流输电和高压直流输电过程中霍尔电场强弱的问题,认为交流输电和低压直流输电由于产生的霍尔电场过强,使得载流子在晶格势场中的能态升高,减小了载流子功函数,提高了载流子从导体表面逸出的概率,表现为磁阻增大;而采取高压交流输电,由于降低了载流子漂移运动速度,大大削弱了霍尔电场,使得载流子在晶格势场中的能态变化不大,载流子功函数减小不多,载流子从导体表面逸出的概率不高,减小了磁阻.因此,高压直流输电是电路上能量损耗最小的输电方式.     

特高压直流输电线路合成电场的天气影响因素及预测模型

特高压直流输电线路电离周围空气产生的离子和线路电场叠加形成合成电场,并在环境因素的作用下使得地面的合成场强发生变化。研究了天气因素对地面合成场强的影响,并提出了基于天气因素的电场预测模型。利用高压直流电场测量装置测量地面合成电场值及环境监测系统所测的天气参数,分析了风速、湿度、气压、温度、PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0与场强的相关性。利用基于树形结构Parzen估计器(tree-structured Parzen estimator, TPE)优化的CatBoost建立地面场强在天气因素下的预测模型,并基于所测数据进行模型的训练和预测。结果表明：天气因素对场强的影响权重由高到低为湿度、风速、气压、温度、PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀。通过特征排序选取前5个特征和所有特征预测所得到的均方根误差分别为0.83 kV/m和0.85 kV/m,实现了相对准确的预测。研究结果可为特高压直流输电工程环境评估提供有用的合成电场分析方法。     

并行输电线路工频电磁场的叠加算法研究

国家标准对单条输电线路的电磁环境进行了规定,但缺乏多条输电线路并行时的电磁场算法及其相关规定.采用国际大电网会议推荐使用的输电线路电磁场计算方法,提出了利用矢量叠加原理计算多条线路并行情况下的电磁场强度算法.以三峡大学南苑留学生公寓旁并行输电线路为例,进行了并行输电线路工频电场、磁场横向分布的理论计算.按照国家标准规定的电磁场测量方法,对线路电磁场横向分布进行了现场实测.理论计算与实验测量结果对比表明,采用矢量叠加原理对3条并行线路工频电场横向分布计算误差最大值为0.45kV/m,工频磁场横向分布计算误差最大值为0.000 3mT.     

角度风作用下多分裂导线的干扰效应和阻力系数

采用风洞试验方法研究角度风作用下多分裂导线的干扰效应和体型系数,对比不同风速和湍流度导线和同直径圆柱的阻力系数,获得不同风向角下多分裂导线的子线和整体的阻力系数,并与规范及他人结果进行对比. 研究表明,高风速下导线的阻力系数比光滑圆柱小13%,说明绞线外形可以减小圆柱的阻力系数;子线之间存在前后遮挡效应时后方子线的阻力系数显著减小,子线间距越小时阻力系数越小;存在显著干扰效应的风向角下多分裂导线的整体阻力系数较小;直径23.94 mm、间距400 mm的多分裂导线阻力系数包络建议值为：1.02（单导线和二分裂）、1.00（四分裂）、0.97（六分裂）、0.93（八分裂）.     

基于径向基函数法的特高压直流输电线路地面标称电场计算

输电线路地面标称电场强度的大小是输电线路设计需要考虑的重要参数.针对有限元法在计算中面临的网格剖分和计算时间较长问题,将基于径向基函数(RBF)的无网格法引入到直流输电线地面标称电场的计算中,阐述了RBF的定义和此法的原理、实施步骤,通过编制程序,进行仿真计算,并讨论了不同输电线参数对地面标称电场强度的影响.算例分析表明:运用此法计算的地面标称电场结果和已有文献值较为接近,并与具有解析解的电缆模型电场强度值吻合得很好,说明该方法具有较高的准确性和有效性;导线对地高度和极间距离对地面标称电场强度的影响较大,次导线半径和分裂根数对地面标称电场强度的影响较小.