建筑物尺度对避雷针防雷性能影响的数值评估

为研究闪电先导与地面建筑物的相互作用,根据长间隙放电的物理过程建立了包含上行迎面正先导的三维负极性先导发展模型。利用模拟电荷法计算了电晕区的电位分布及电晕电荷量,作为上行正先导是否满足激发起始的判断条件,建立了上行正先导的起始传播模型,利用该模型评估了建筑物形状特征对于闪击距离的影响。研究表明:随着回击电流峰值、建筑物垂直高度或避雷针高度的增大,闪击距离也逐步增大;在建筑物垂直高度不变的条件下,随着避雷针高度的增加,闪击距离逐步增大,当避雷针高度大于30m后,闪击距离的变化不再明显。     

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.     

棒-板间隙在交直流预电压作用下的冲击特性

为了分析实际运行中稳态预电压对电力设备绝缘的影响 ,研究了在标准气象条件下 ,棒 -板间隙的操作冲击特性和交直流预电压的关系。研究结果表明 :正直流预电晕能提高气体间隙中正的操作放电电压 ,而负直流预电晕却能降低间隙的正操作冲击放电电压 ,且电极的棒直径越小这种效应越明显。正直流预电晕能减弱正操作冲击下的电晕特性 ,阻碍了正流注和先导的形成与发展 ,而负直流预电晕却能激励正流注放电 ,从而造成强烈的先导放电。在交流预电压作用下 ,间隙的正操作放电电压比无预电压作用下的纯操作放电电压低     

大气压氧气中稳定形态气液放电等离子体特性研究

通过在放电回路中连接电容来控制放电电荷数目并得到稳定的氧等离子体.利用测量的电压电流波形和放电图像的变化分析了放电模式在不同应用电压下的转化过程.根据等离子体发射光谱计算了各种活性物种的发射光谱强度,模拟了等离子体气体温度、振动温度的变化过程.结果表明:随着应用电压的增加,等离子体放电模式在电压正半周明显地从流光放电转化为辉光放电最后转化为弧光放电,在电压负半周从电晕放电转化为弧光放电.在放电回路中加入电容可以限制单次放电的电荷数目,提高放电的稳定性.与放电模式的转化相对应,等离子体的气体温度先增加后不变.     

空间分辨率对上行先导起始过程数值模拟的影响

建筑物上能否触发上行先导是判断其能否被闪电击中的一个重要标准.利用三维变网格有限差分法,建立了三维电场计算模型和上行先导始发模型,讨论了网格大小(即空间分辨率粗细)对电场计算的影响.进而研究了在上行先导始发过程数值模拟中,常用的4种先导始发判据在不同空间分辨率下的适用性.结果表明:使用介质击穿模型和临界半径准则判定先导...     

地闪先导通道中电荷分布的数值模拟

将雷暴云电荷结构与闪电先导的发展相联系,模拟计算了不同雷暴云电荷结构下,先导通道中的感应电荷量.结果表明:随先导接近地面,通道中感应电荷密度不断增加,在先导通道接地瞬间,其通道中的总正(负)电荷量约为0.2～1.6C,通道中平均感应电荷线密度约为0.08～0.35mC/m.感应电荷密度大小虽然随不同的雷暴云电荷结构有所变化,但仅由感应电荷无法解释先导通道中的电荷量,通道中的主要电荷来源为云内电荷的转移.     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

玻璃粉创伤棉花茎尖分生组织遗传转化的研究

评估玻璃粉创伤棉胚茎尖分生组织的转化效率及初步建立其遗传转化体系。高速涡旋的玻璃粉创伤棉胚茎尖分生组织,利用农杆菌介导法将报告基因gusA导入棉花,GUS组织化学染色后观察棉胚转化情况,探讨不同转化条件对转化的影响。结果表明：0。2g玻璃粉创伤棉胚,茎尖分生组织的较多细胞被转化,成活12株幼苗,较适宜。涡旋90S转化条件下获得2株GUS阳性苗,涡旋时间越长茎尖分生组织创伤程度越严重,能提高转化效率,但成苗量降低。此外．转化效率受菌液浓度及菌种的影响,OD600为0．8的农杆菌LBA4404菌液侵染棉胚,较多细胞能表达gusA的活性且表达水平较高,而被农杆菌GV3101侵染后的棉胚染色效果较差。     

考虑上行先导情况下建筑物闪击距离和吸引半径研究

现国内外的建筑物雷电防护标准广泛采用电气几何模型(EGM)来考虑防护效果,电气几何模型(EGM)主要是基于长间隙放电实验和若干半经验公式得出的,在得到等效结果的同时却未能从物理过程方面进行详尽的描述。而先导发展模型充分考虑了闪击放电过程,从微观物理机制方面描述了闪击的发展过程,是一种比电气几何模型描述更加精确的闪电物理模型。使用先导发展模型通过对多种情况的模拟,得到了不同电流强度下建筑物闪击距离和吸引半径与建筑物高度三者间的关系。通过研究后发现在充分考虑上行先导情况的先导发展模型中,当建筑物高度较低且电流强度较小时,得到的闪击距离和吸引半径小于传统电器几何模型(EGM)结果。模型得到的结果表明了对于高大建筑物以及发生大电流闪击时,仅通过防护标准中得到的结果已不能充分满足保护需要。研究结果可为建筑物雷电防护设计提供更加切合实际的参考依据。     

水平定向钻穿越扩孔器动态变化及其对扩孔形状的影响

 基于等效塑性应变的岩土破坏准则和岩土弹塑性本构关系,考虑扩孔器在施工过程中与岩土的接触碰撞问题,采用有限单元法建立扩孔器与岩土相互作用系统非线性动力学模型,对水平定向钻穿越扩孔施工过程进行数值模拟,研究了扩孔器的动态变化规律及其对扩孔形状的影响。结果表明,在扩孔过程中,扩孔器会产生沉降,沉降量与钻进速度和扩孔时间有关,钻进速度越大扩孔器沉降量越大,扩孔时间越长扩孔器沉降量越大;同时,扩孔器在竖直方向会产生振动,振动速度的变化范围为-380~320 mm/s。受扩孔器沉降等因素的影响,模拟得到的扩孔截面形状为上窄下宽的长圆形,与工程实例的扩孔形状吻合。