污秽颗粒在绝缘表面吸附前的受力和运动分析

为深入研究电力外绝缘积污规律,分析了大气污秽颗粒在绝缘表面的沉降过程,建立了污秽颗粒、空气流场简化模型;使用流体力学分析方法,分析了污秽颗粒在空气中和边界层的受力和运动过程,建立了污秽颗粒在绝缘表面吸附前的运动分析模型,并对该模型的计算结果进行了探讨.研究表明:在大气污秽颗粒较大的地区,绝缘子上表面积污速率明显偏大;而在大气污秽颗粒较小的地区以及风力较大的地区,绝缘子下表面积污速率明显偏大;控制粒径在20μm以下的大气污染颗粒的浓度,可以有效降低绝缘子的表面污秽度.     

人工模拟沙尘气候环境下线路绝缘子积污特性研究

以沙尘暴环境下线路绝缘子的积污特性为研究对象,依托自建的人工沙尘暴环境模拟实验系统,开展了沙尘暴气候环境下线路绝缘子的模拟实验.在此基础上,重点研究了绝缘子的基本积污特性和污层分布规律,主要包括不同伞裙位置积污量对比及分析,同组大、小伞之间积污量对比及分析,沙尘流速、沙尘持续时间对伞裙表面积污量的影响.研究结果表明:在仅考虑流场作用的条件下,伞裙位置对其表面积污无明显影响;大伞表面的积污量要比小伞表面轻;显著影响积污量的因素是沙尘流速和沙尘持续时间;在特定流速和时长下,表面积污量存在最大值.以上有关结论对于沙尘暴气候条件下线路绝缘子外绝缘特性的深入研究具有积极意义.     

风沙环境下水平轴风力机的转矩特性

在保证外场实验风力机风轮几何相似、运动相似的条件下,结合RNGk-ε湍流模型和DPM模型求解三维不可压缩雷诺平均N-S方程,对外场实验机组的缩比模型进行数值计算,采用虚拟风洞的方法研究了风沙环境下模型风轮的转矩特性,得到在某一风速时,模型风轮的转矩随沙尘颗粒粒径和体积分数变化的规律,并通过与洁净空气时风轮的转矩进行对比分析,研究风沙流对风力机输出转矩的影响规律.研究结果表明,风沙环境会引起风轮转矩的增加,风轮转矩随沙尘体积分数的增大先增大后减小,随沙尘颗粒直径的增大,先增大后减小,最后趋于平稳,沙尘颗粒直径对风轮转矩的影响存在一个敏感区域,沙尘体积分数越大,该敏感区域越大;风沙流对风力机叶片的流动状态影响较小,当绕翼型的流动为湍流流动时,沙尘颗粒的存在会加剧流动的紊乱性,当为层流流动时,沙尘颗粒对流动的扰动较小,反映出较好的跟随性.     

环境因素对复合绝缘子积污特性的影响

复合绝缘子在电力系统中被广泛应用,研究复合绝缘子积污特性与影响因素对降低绝缘子污闪事故的发生有着重要意义。基于FXBW4-10/100型复合绝缘子,建立了欧拉双相流绝缘子积污模型,对不同风速、粒径、浓度下绝缘子的表面积污特性进行研究。结果表明：污秽颗粒主要集中在绝缘子的迎风侧以及背风侧,绝缘子侧风侧积污较少;下表面积污体积分数高于上表面;随着风速的增加,绝缘子迎风侧与背风侧积污体积分数逐渐增大,侧风侧的积污体积分数先增加后减小;绝缘子表面的污秽程度随颗粒浓度的增加近似呈线性增加,整体积污均呈伞形分布;背风侧的积污程度随着颗粒粒径的增加呈现先增大后减小的情况。     

湖南地区输电线路悬式绝缘子自然积污规律

利用位于湖南省电力公司500 kV输电线路上的绝缘子样品,研究典型区域悬式绝缘子的自然积污特点。根据历年来的气象数据、绝缘子每月的等值附盐密度和不可溶物密度的取样数据研究污秽颗粒粒径、降雨、季节性等因素对绝缘子表面自然积污的影响。同时,通过拟合得到了绝缘子清洗能力随降雨强度、降雨时间发生变化的指数方程。研究结果表明:黏附力和颗粒粒径直接决定颗粒在绝缘子表面持续积污的能力,且较小污秽颗粒更易于吸附绝缘子表面。     

清水压裂中支撑剂输送沉降行为的CFD模拟

清水压裂技术具有成本低、对地层伤害小等优点,在页岩气等致密气藏开采中得到广泛应用,压裂过程中的湍流效应、颗粒间及颗粒与壁面的相互作用等是影响支撑剂输送沉降行为的重要因素。针对传统支撑剂沉降计算方法没有考虑流固、固固间双向耦合的缺点,建立了欧拉–欧拉两相流模型研究支撑剂在清水压裂过程中的输运沉降行为,模型考虑了流动的湍流效应、高浓度下颗粒间的摩擦应力,并利用Johnson–Jackson边界条件考虑颗粒与壁面间的作用。利用该模型研究了不同进口速度及位置、砂粒密度等参数条件下平板裂缝中压裂液与支撑剂的两相流流动,模拟结果与实验符合度较高,验证了模型的有效性。同时文中也讨论了这些参数对支撑剂输送沉降规律的影响。     

双拉格朗日模型模拟气固两相双圆柱绕流

以湍流剪切层中大尺度旋涡结构与颗粒群的相互作用及运动规律为研究对象,提出了一种基于离散涡方法与颗粒碰撞模型相耦合的双拉格朗日气固两相流模型.用次循环调整颗粒运动计算的时间步长,将两相计算耦合在一起,从而解决了离散涡方法求解单相流场与颗粒运动方程的时间相容性问题.首先用颗粒在兰金涡中的运动验证了所提的算法,随后将该方法应用于高雷诺数湍流旋涡结构中的颗粒水平输运过程研究,模拟了圆柱尾迹中颗粒的沉降过程及其被旋涡卷吸、扬起和团聚的过程,说明在有大尺度旋涡存在的流场中颗粒更容易被流体向下游榆运.当来流速度与重力方向一致时,颗粒分布特性受颗粒Stokes数(St)影响.当St小于1时,颗粒响应流场变化的时间短,随St增加颗粒对流场变化的响应变得迟钝,重力所起的作用更加明显;当St远远大于1时,颗粒的分布几乎不受旋涡的影响,而与自由沉降的分布十分接近.     

联合收获机惯性分离室内气固两相流数值模拟

利用Fluent软件中K-ε湍流模型和离散相模型对4ZTL-1800气吸式联合收获机惯性分离室气固两相流特征进行数值模拟计算分析．从流体动力学和湍流理论出发建立了气相湍流模型，根据牛顿第二定律建立了固相数学模型．通过建立的模型和边界条件模拟气体流动，利用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹．通过数值计算，得到气流场压力分布规律以及颗粒相运动轨迹及其沉降和分离过程．研究结果为进一步改善惯性分离室内流场的分布规律，提高籽粒的沉降效率，减少气流的携带损失提供了依据．     

水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数值模拟

基于火灾双层模型思想及基本物理定律,通过分析单个水颗粒与热气流的相互作用,研究水颗粒群对火灾烟气层的影响,建立了水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数学模型,模型与实验值的对比误差为±0.3 m.利用该模型模拟研究发现:增大喷头流量速率、减小水颗粒喷射夹角、减小水颗粒粒径会加剧烟气层沉降;在同一喷水条件下,低温、薄烟气层更易于沉降,当烟气层厚度薄于某一临界值时,烟气沉降距离会大幅度增加;常用的12.7 mm喷淋喷头的工作压力不宜大于20 m.该模型可有效缓解喷水对实际火灾烟气层的沉降作用.     

煤粉无焰燃烧的数值模拟

用组分输运方法对煤粉的无焰燃烧进行了数值模拟,湍流采用Realizable k-ε紊流模型,颗粒相采用随机轨道模型,挥发分的析出采用化学渗透模型(CPD),湍流化学反应采用涡耗散模型(Eddy-Dissipation),煤粉颗粒表面燃烧模拟采用内表面化学反应动力学模型,辐射传热采用P-1辐射模型.结果表明,实验数据与数值模拟吻合良好;煤粉无焰燃烧时,燃烧反应发生在整个炉膛空间,炉内温度分布较均匀,温差为200K左右,燃烧呈现低O2浓度特征,NOx排放浓度较低.     

车顶绝缘子绝缘薄弱域的形成及影响因素研究

随着空气湿度及固体污秽等因素的影响,动车组车顶绝缘子表面存在的局部沿面放电会给列车运行安全造成严重威胁.依据有限元分析法,建立了25kV动车组车顶绝缘子流场及电场的三维模型,研究了高速气流、水珠及固体污秽对车顶绝缘子绝缘薄弱域形成的影响规律.结果表明:绝缘子表面气流速度较高、气压较低的侧风面及背风面区域容易发生局部沿面放电.当绝缘子表面附着雨滴和固体污秽后,表面电场发生了畸变,水珠周围局部电场强度增大;当水珠局部电场强度较大区域附着固体污秽时,水珠-污秽-空气-硅橡胶结合处形成新的绝缘薄弱域.     

爆炸粉末烧结颗粒沉能和温度分布规律分析

借助于ls-dyna有限元分析程序对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的变形和沉能过程进行了数值模拟,将爆炸烧结过程中颗粒间的结合和沉能机制区分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等,在考虑摩擦效应和传热的基础上计算了由上述沉能方式引起的热力耦合的颗粒温度分布,给出了爆炸烧结过程中不同沉能机制形成的局部高温区域,计算结果同爆炸烧结实验现象吻合良好。结果表明:温度由颗粒表面向颗粒中心呈较大的梯度分布,在适当的冲击压力下,颗粒表面温度将达到材料熔点。     

无规扩散类反应表面生长动力学行为

研究了无规扩散类表面生长的动力学和标度行为，研究了两种粒子（Ａ、Ｃ）在二维衬底上的聚集．当Ｃ粒子的几率ｑ＝０时，系统表现出泊松生长．当ｑ≠０时，表面表现出粗化的形貌特性，存在着粗化转变．对Ｃ粒子扩散步长以及扩散几率对粗化转变的影响也进行了研究     

Fractal Characteristics of Aerosols Deposition in the Fiber Surface

To study the effects of particle motion mechanism and size distribution on fractal dimension of dust cake structure,the process of aerosol particles deposition in fibrous filtration medium was simulated on basis of Diffusion-Limited Aggregation(DLA)improving model.In this study,effects of inertia movement and diffusion movement on particles deposition would be considered.In the mean while,ratio of inertia movement to diffusion movement was defined as Pe number.The results show that surface curve of dust cak...     

扰动条件下细粉质砂土浆体流场PIV试验研究

基于高速粒子图像测速技术(PIV)对粉细质砂土浆体在扰动条件下颗粒流场的流动规律以及颗粒分选现象进行研究,PIV测试实验采用黄河三角洲地区分布的细粉质土层为实验级配土样,通过对扰动条件下浆体流场变化的PIV实验结果与颗粒迁移受力情况分析,建立扰动条件下细粉质颗粒分选流膜理论模型,研究结果表明,随着F_扰动逐渐增大,当流场中颗粒在F_扰动逐渐大于G_自重时,侧边μ_孔隙逐渐增大,沉积土层逐渐液化,而PIV观测的浆体流场结构,随着人工扰动力增强,扰动力上升方向与自由面之间形成负涡量涡旋区域后,且涡旋区域伴随主循环逐步扩大,由上部逐步下沉形成完整主循环涡旋结构,根据PIV流线测试可知颗粒迁移路径形成的区域呈现上宽下窄分布;对静置后的土层取样进行颗粒级配、塑液限、压缩性等实验分析,扰动后的土体呈现分层沉积,粒度特性呈上粗下细,粒径是造成颗粒扰动后分层沉积的主要原因,黏度造成黏粒颗粒在扰动迁移运动过程中粘聚富集,压缩性表明在流动过程中的土体结构变化规律呈上扰下固;本文通过试验现象以及力学分析建立浆体流膜分选理论分析模型,与PIV测试试验结果分析较为吻合,能够有效解释扰动条件下粉细质砂浆体流场运动及颗粒分选规律,并为相关工程提供理论基础。     

聚苯胺/聚硫橡胶复合膜表征(Ⅱ)

以苯胺、聚硫橡胶预聚体为主要原料,采用电化学一步法原位复合,制备季聚苯胺／聚硫橡胶复合膜。淫Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析方法考究了复合膜两个表面元素组成、相对含量和官能团类型,并用曲线拟合分峰技术对基本元素谱进行数学处理。结果表明,复合膜溶液面聚流橡胶含量远大于电极面;电极面上部分聚硫橡胶中的硫原子被氧化成含氧基团;聚茉胺与聚硫橡胶在原位复合过程中,聚硫橡胶预聚体与聚本胺分子链中的部分Ｎ原子或     

颗粒运移的计算机模拟

本文在用网络模型描述多孔介质的基础上,用Monte-Carlo法研究了颗粒在网络模型中运移沉积的机理以及颗粒浓度和颗粒尺寸分布对多孔介质渗透率损害的影响。本文应用的方法不仅限于颗粒运移、沉积机理的研究,而且还适合于其他领域的研究。     

丝电爆制备纳米颗粒的电参数对能量沉积的影响

丝电爆过程中的能量沉积直接关系到所制备的纳米颗粒的粒径分布.为研究电参数对此过程中能量沉积的影响,通过改变电极类型与气隙长度进行丝电爆实验,实验中使用高采样率的示波器采集电压电流波形,并对金属丝沉积能量与制备的纳米颗粒的粒径分布进行分析.研究结果表明:丝电爆电流中存在幅值很高的谐波成分,谐波沉积能量对金属丝总沉积能量有贡献,并能够影响所制备的纳米颗粒的平均粒径.在两类电极之间,谐波沉积能量占比与总沉积能量在使用平行电极时多于使用同轴电极时,缩短放电气隙能够减少谐波沉积能量占比和总沉积能量.使用平行电极制备的纳米颗粒的平均粒径较小,说明此条件下总沉积能量增多.     

废轮胎橡胶粒在水泥浆体内之接口问题

探讨粉碎后之废轮胎橡胶颗粒表面改质方法,以强化其与水泥浆间作用力的问题.使用之改质剂有氢氧化钠溶液、含硫量较高之润滑油与甲苯.粉碎之橡胶颗粒依其粒径大小分为三群.试体除做抗压、抗拉与抗剪等强度测试以了解物理及机械性质外,并以金相显微镜实时观测水化过程中橡胶与水泥结合情况.实验结果发现,以氢氧化钠处理过之橡胶颗粒与水泥泥之结合最好,此乃因强化其表面亲水性,有利于与水泥作用.反之以甲苯处理之橡胶结果最差,因其表面之亲水性较小.以润滑油处理之橡胶所得试体之性质较不稳定,此与含硫量与处理过程有关.文中并提出以显微镜做线上实时观测试体表面水化变化以做为试体制作改进之参考依据.此方法可降低试体制作之庞大人力与材料费用.