雷电背景下线板间隙的先导起始分析

针对雷电背景下线板间隙中高压单导线表面电场强度分布,建立导线附近的空间电荷分布模型.在电场强度的计算中,同时考虑导线的高运行电压、雷电、导线表面感应电荷、空间电荷以及上行先导茎部电荷的影响.根据空间电荷模型,应用流注-先导转化理论建立先导传播过程的仿真程序,仿真计算导线表面放电过程中电晕区域的空间电荷量,采用基于时间步进的方法仿真连续上行先导的起始过程.采用建立的模型仿真计算不同雷电强度和不同运行电压下的上行先导起始情况,并与已有的先导起始判据进行对比,获得在雷电背景下高压单导线表面先导的起始要易于已有判据的结论.     

恒流条件下导线上电场及电荷分布分析

通过公式推导以及范例分析了恒流条件下导线内部及表面上的电场与电荷分布情况,同时计算与估算了一下电场与电荷密度的数量级。给出一个清晰的认识。     

稳恒电流电路中导线内部的电荷密度

本文通过对稳恒电流电路中导线内部的电荷密度的计算，解释了电流密度存在，而体电荷密度为零的现象。     

稳恒电流电路中导线内部的电荷密度

本文通过对稳恒电流电路中导线内部的电荷密度的计算，解释了电流密度存在，而体电荷密度为零的现象     

曲面结构的表面电荷反演计算方法

研究高压直流输电线路下绝缘材料表面电荷积聚与消散规律时,只能根据绝缘材料表面静电电位反演计算得到电荷密度,但当材料表面为曲面时,很难准确计算出材料表面电荷密度.提出了一种针对曲面的电荷密度反演计算方法,针对曲面的绝缘材料,合理、密集地选择电位测量点,通过多轴运动控制器得到电位测量点的相对位置坐标,再按测量点将曲面划分为三角形的网格,求出各点处的法向量,进而反演出表面电荷密度.测量得到的3D打印的曲面圆盘和悬式绝缘子表面电位,以此为算例计算其表面电荷密度.计算结果同理论分析趋势一致,绝缘材料表面的静电电位与电荷密度相关性较强,电位高的区域对应的电荷密度也大;电荷分布按照离放电电极距离的远近,呈现"同心圆"分布;但靠近悬式绝缘子钢帽的区域电荷难以积聚,电荷密度小.     

一种输电线路电场计算中导线内模拟电荷的优化设置方法

模拟电荷法(charge simulation method, CSM)是计算输电线路周围电场的常用数值方法。为了实现导线内模拟电荷的最优设置并提高电场计算精度,提出了一种被称为分布圆半径优化法的导线内模拟电荷的优化设置方法:在每相等效导线的同心圆上均匀设置4根模拟线电荷,以校验点电位误差为适应值函数,利用一种粒子群优化模拟电荷法(particle swarm optimization charge simulated method, PSOCSM)搜索得到使适应值最小的模拟电荷分布圆的半径。导线表面的电位校验结果显示:分布圆半径优化法的校验点电位平均相对误差比中心单根法(等效导线的中心设置1根模拟线电荷)的误差小2个数量级。利用对应的模拟电荷组进行电场计算,结果表明:相较中心单根法,采用分布圆半径优化法的模拟电荷组计算的21个地面测点的电场值更接近COMSOL仿真值。可见分布圆半径优化法能有效实现导线内模拟电荷的最优设置并提高电场计算精度。     

尖端导体表面附近的电场特性

以圆锥形导体为研究对象,从求拉普拉斯方程在边界条件下的解出发,得到尖端导体附近的电势分布和等势线方程。利用场强与电势的关系,导出尖端导体表面附近电场强度的数学表达式及其表面面电荷密度。用计算工具软件M athem atica作出相应的等势线簇图形。     

特高压输电导线直流电场下过冷雨滴碰撞系数

在早春或初冬,过冷雨滴撞击导线表面结冰、进而易于诱发导线舞动。对碰撞系数或导线覆冰的研究主要集中在风速、雨滴大小和导线直径等关键参数上,鲜见涉及电场作用的讨论。为了阐明直流电场对输电线路碰撞系数的影响,提出了雨滴质量流量的计算公式,并用Euler-Lagrange方法对雨滴撞击导线表面的过程进行了数值计算。利用Fluent软件分析了电场强度、雨滴电荷密度、导线截面形状、风速等对碰撞系数的影响。结果表明,碰撞系数随电场强度的增加而减小。当电场强度从0kV/cm增加到66.7kV/cm时,碰撞系数降低约33%。由于带电导线与雨滴之间会产生排斥作用,部分雨滴远离导线,导致碰撞系数降低。真实绞线在无电场作用下的碰撞系数略小于简化圆形截面的碰撞系数。在直流电场作用下,当风速达到8m/s时,导线的碰撞系数随风速的增大而减小。超过该阈值后,碰撞系数基本保持不变。     

尖端导体表面附近的静电场的研究

根据数学物理理论,对尖端导体表面附近的静电场进行研究。得出尖端导体表面附近的电势分布和等势线方程。利用场强与电势的关系,导出尖端导体表面附近的电场强度的数学表达式,并求出尖端导体表面的面电荷密度,进而又利用电场强度与等势线的关系,导出尖端附近的电力线方程。     

飞行器表面沉积静电分布仿真

研究飞行器表面沉积静电分布规律对于评估其在飞行过程中的静电安全性具有重要意义.结合某型实体飞机开展1:1仿真建模与计算.通过仿真计算,得到了飞机在飞行状态下的电容,对比分析了模型结构、沉积电荷量对飞机表面电荷密度和电场分布的影响规律.结果表明:在飞行状态下飞机的电容约为460.5 pF;模型结构对飞机机头处的静电场有影响,驾驶舱、机舱舷窗等结构使得机头处的静电场变化约20％,而对其他位置处的静电场影响较小;不同沉积电荷量下飞机各放电刷处的静电场强度呈线性变化规律,飞机各放电刷处静电场强度不同,其中放电刷静电场强度最高处比最低处高约97％.     

碳纳米管表面电荷电分布及尖端电场研究

碳纳米管具有一些特殊的物理性质，其中潜藏着重要的技术价值。从理论上具体研究了金属型碳纳米管周围的电势分布、纳米管表面电荷分布及其尖端附近的电场强度等静电特性，结果显示长径比小的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的相对值大，而长径比大的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的绝对值大，并且碳纳米管的尖端电场强度有很大的加强。这对理论上进一步探索碳纳米管的场发射机制有积极意义。     

红壤黄壤及紫色土表面电荷性质的研究

运用带电颗粒表面性质联合分析法,测定了不同pH值条件下(pH7和4.5)下红壤、黄壤和石灰性紫色土的表面电荷性质.结果表明:在相同pH值条件下,石灰性紫色土比可变电荷土壤有较高的表面电位、表面电场强度、表面电荷数量和比表面积,且3种土壤的表面电场强度都可达108 V/m的数量级;随着pH值的降低,3种土壤的表面电荷数量和表面电荷密度显著减小;pH值为4.5时,红壤和黄壤的表面电位和表面电荷数量接近.     

对恒定电场场源的探讨

本文对恒定电场的场源问题进行了探讨,认为分布在载流导线表面上的恒定电荷是产生导体内部和外部介质空间中的恒定电场的唯一场源。文中对电荷只能分布在载流导线表面上以及电荷沿导线轴向成线性分布的问题作了定量分析。     

电荷面分布模型和电场强度跃变的讨论

对电荷面分布模型中电荷层厚度的数量级进行了估算 ,指出了电场强度实际上都是连续变化的。所谓电荷层两侧电场强度的跃变是由于将电荷层抽象成没有厚度的几何面所导致 ,并就带电导体球面电场强度的两种计算方法进行了较为深入的讨论     

稳恒电流电路中的两个问题

通过对稳恒电流经过两种不同材料的导线交界面和改变导线方向时导线内部电场调整的讨论，解释了在上述两种情况下电荷的分布．     

可控电解珩磨准稳态加工去除规律数学模型（Ⅰ）

可控电解珩磨是以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度，从而调控各点金属去除速度，获得工件要求几何形状精度的新加工方法．通过大量的实验研究，提出了加工过程中金属去除的三种分布密度函数，建立了针对三类复杂曲面工件在准稳态加工条件下的去除规律数学模型和对应施电规律的去除量分布计算方法．     

可控电解珩磨准稳态加工去除规律数学模型（I）

可控电解珩磨是以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度，从而调控各点金属去除速度，获得工件要求几何形状精度的新加工方法。通过大量实验研究，提出了加工过程中金属去除的三种分布密度函数，建立了针对三类复杂曲面工件在准稳态加工条件下的去除规律数学攻对应施电规律的去除量分布计算方法。     

对球形尖端导体表面附近静电场的研究

尖端导体表面附近的静电场分析，是研究静电平衡时导体表面电荷分布与其表面曲率关系的重要手段。求解球形尖端导体表面附近的静电场，发现这种导体表面附近的电场、导体上的电荷分布规律与理想尖端或锥形尖端相比较，电场强度和电荷密度均小得多，它们的分布随相关参数的变化而更快。     

气固绝缘系统电场模型的建立与求解方法

针对目前气固绝缘系统直流电场计算所普遍采用的恒定电流场计算方法过于简化,尤其对于电流密度存在饱和现象的气体介质计算误差较大的问题,建立了基于介质内部和分界面上电荷驰豫过程的复合绝缘系统的电场模型,通过构建自由电荷密度方程并实时计算电荷产生的泊松场分布,获得了体电荷和界面电荷密度分布的暂态变化过程;建立了基于气体自然电离和离子迁移、扩散运动的弱电离气体的电导模型,准确表征了气体电流密度与场强的非线性关系。制作了常用于GIS/L的柱式绝缘子实验模型,测量了直流电压下绝缘子表面的电位分布,并与计算结果进行了对比,结果表明:计算得到的表面电位分布的整体变化趋势以及各电位峰位置均与测量结果吻合较好;发现弱电场下绝缘子配置嵌件时表面主要积聚同号电荷,强电场下则正好相反,同时负极性电压下的阴极发射电子过程将增大空气侧电流密度。     

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。