基于破碎硬岩的高压脉冲放电数值模拟

为了研究破碎硬岩的高压脉冲放电作用过程,该文利用所建立的放电结构扩展物理-数学模型,从定量的角度对高压脉冲放电破碎硬岩进行数值仿真,所获得的破碎硬岩放电电压和电流波形与试验结果基本吻合。在此基础上,对高压脉冲放电破碎硬岩过程中的放电通道和电学特性进行分析。结果表明,当Marx发生器能量在硬岩内形成的电场强度大于硬岩的临界场强时,高压电极与接地电极之间会形成一条树枝状的放电通道,使得剩余能量进入到放电通道内并促使其急剧膨胀导致硬岩破碎。当硬岩发生击穿时,放电通道内的电压、电流、电阻、能量、功率、最大放电通道电导率以及各元器件上的电压均与时间存在强烈的依赖关系,且有超过五分之三的Marx发生器能量被释放到硬岩内形成欧姆量级的主放电通道内。     

电场分布对射流等离子体生成特性的影响

为了研究电场分布对射流等离子体生成特性的影响,运用有限元分析软件AnsoftMaxwell,对柱-环、柱-三环、柱-螺旋管、柱-管4种不同射流等离子体电极结构下的电场强度及均匀度等参数进行了电场仿真计算,模拟起始放电前不同电极结构下的电场分布情况.分析电场强度及均匀度等参数对射流等离子体生成的影响,结合相应的实验进行验证.仿真和实验结果表明:4种电极结构的最大电场强度差别不大,起始放电电压大致相同;柱-环电极电场分布最不均匀,容易向弧光放电转化;柱-管电极电场分布最均匀,强电场区域大,易于生成大量稳定的辉光放电等离子体.因此,电场分布越均匀、强电场区域越大的电极结构有利于抑制辉光放电向弧光放电的转变,有利于射流辉光等离子体的生成.     

高压脉冲对岩混材料击穿效应的仿真研究

为了研究高压脉冲对岩混材料目标的击穿规律,该文通过计算机仿真软件模拟高压脉冲对岩混材料块的作用过程,研究电子束运动轨迹及其能量密度分布的变化。结果表明:趋于临界击穿条件下,电极端自由电子的倍增效应越发显著,输入端发生雪崩击穿并表现出电子束呈现边界收窄的趋势,同时电极尖端能量密度分布趋于聚焦,与实验所测输出电流峰值越高,波形脉宽越窄的现象一致。该研究可为高效破碎岩混材料相关应用提供技术依据。     

脉冲放电激发反电晕的研究

针对高压脉冲电源反电晕放电进行实验研究。采用正极性固态Marx脉冲发生器作为放电电源，以中间添加蜂窝介质的针板作为放电电极，设置正极性矩形高压脉冲输出电压为0～20 kV可调，工作频率为0～1000 Hz可调，脉冲宽度为10～500 μs可调，进行反电晕放电实验，并根据电源和电极参数对影响放电电流大小的因素进行分析。进一步，在相同放电电极参数条件下，将高压脉冲反电晕与直流反电晕进行了对比研究。研究结果表明：介质厚度、针板间距、脉冲宽度和放电频率均对反电晕放电电流有一定影响；在脉冲放电频率为100～1000 Hz时，发生反电晕的相同电压下，脉冲反电晕放电电流大于直流反电晕放电电流，证明高压脉冲激发反电晕放电效果更好。     

高压放电破碎电介质材料仿真研究

为了研究等离子通道的产生机制及电极结构对放电通道的影响,该文建立固-液混合介质三维模型,编制破岩仿真软件,设定电路参数及放电介质参数。通过改变电极形状、间距等,利用该软件对固-液混合介质等离子通道进行仿真,得到放电时通道及电极周围场的时空特性。仿真结果显示,脉冲发生器产生的脉冲由电极输入固体电介质后,固体电介质表面出现极化现象,产生等离子通道;等离子通道形成于不均匀固态电介质、液体电介质的交界处,放电通道能够在ms级的时间内聚集能量密度、迅速升温并产生巨大的压力;等离子通道周围的电场强度明显高于其他区域电场强度;等离子通道中的能量为总储能的20%～40%时可对固态电介质产生有效破碎。     

电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内电场分布规律

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内电场分布规律进行了研究.结果表明:脉冲电场在熔体表层附近较强,随着熔体深度的增加,电场强度逐渐减弱;电极电阻率越小,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越大,电极电阻率越大,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越小;两电极间距越大,熔体内部电场强度越弱,越有利于电场强度的均匀分布;对于电极电阻率与熔体电阻率相近的情况下,电极插深对熔体内电场分布影响不大.     

线-辊式高压静电分选装置放电电流特性分析

为了提高高压静电分选效率,探究转辊表面电流分布规律.采用自制的线-辊式高压放电装置,改变电极排布,测量转辊表面电流分布.结果表明:在同等条件下,单根电晕线直径越小放电电流越大,转辊表面电流整体呈正态分布;2根电晕线放电时,电流分布范围扩大,整体电流增强;3根电晕线放电,在两外侧电晕线夹角为60°,3根电晕线与转辊表面间距均为45 mm的位置时,两外侧峰值电流在转辊表面上的夹角约为72°,总体电流较大且分布均匀,有利于待分选物料荷电,提高分选效率.本研究为优化静电分选装置电极设计提供依据.     

电脉冲作用下A1—5％Cu熔体内电场分布规律

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对电脉冲作用下A1-5％Cu熔体内电场分布规律进行了研究。结果表明：脉冲电场在熔体表层附近较强,随着熔体深度的增加,电场强度逐渐减弱：电极电阻率越小,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越大,电极电阻率越大,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越小：两电极间距越大,熔体内部电场强度越弱,越有利于电场强度的均匀分布：对于电极电阻率与熔体电阻率相近的情况下,电极插深对熔体内电场分布影响不大。     

高压脉冲放电等离子体处理酸性橙Ⅱ染料废水的实验研究

研究多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系对酸性橙Ⅱ染料废水的脱色效果,并研究脱色机理.结果表明,实验中所采用的多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系对酸性橙Ⅱ染料废水的脱色效果明显.在相同的脉冲电压下,系统的脉冲频率、电极间距以及溶液初始pH值和初始浓度等因素对溶液的脱色效果影响显著.在脉冲电压为30 kV,脉冲频率为75 Hz,电极间距为2.5 cm的实验条件下,反应体系放电60 min对酸性橙Ⅱ的脱色率可达92.7%.此项研究结论为进一步研究多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系的放电作用提供了依据.     

单极性脉冲电源结合介质阻挡放电降解VOCs

将单极性脉冲高压电源引入介质放电阻挡反应器(螺旋棒式不锈钢电极、石英玻璃介质),分别对氯苯和甲苯的分解特性进行实验.结果发现,这种放电形式可以高效注入能量,兼有脉冲电晕放电和介质阻挡放电的特点.高压脉冲电压使电场强度急剧增强,产生瞬间大功率放电和高能粒子,可以实现对VOCs化学键的高效裂解,从而提高对挥发性有机化合物的降解作用.此外,实验还表明,在相同条件下,氯苯比甲苯难以分解.     

特高压交流套管尾部均压球结构优化研究

针对套管尾部均压球表面电场分布不均匀、容易发生电晕及绝缘介质击穿的问题,应用三维有限元法,对特高压交流套管的电位电场分布进行了仿真计算,得出套管尾部均压球表面的电场分布不均匀,上、下段弧面的场强较高,中间区域的场强较低.分析了均压球的结构参数对其表面电场分布的影响,并以此确定了均压球结构优化的目标函数.在此基础上,利用神经网络拟合了均压球结构参数与优化目标之间的关系,得到了均压球结构参数的最优解.通过对特高压交流变压器套管尾部均压球结构优化,均压球表面最大电场强度降低了20%,均压球表面电场分布更加均匀,提高了套管尾部闪络电压,且结构简单、易于生产.     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

脉冲电场处理对钢的凝固组织和元素分布的影响

通过改变脉冲电场的电压对钢液进行处理,研究了脉冲电场处理对钢液凝固元素迁移特性和晶粒细化的影响.利用ImageJ软件统计分析了试样的晶粒数和晶粒分布,利用原位分析仪分析了钢中主要元素C、Si、Mn、P和S的分布与偏析情况,探讨了不同电压下脉冲电场对钢液凝固过程元素迁移特性的影响.实验结果表明,随着脉冲处理电压升高,晶粒明显得到细化,钢中元素Si、Mn和P具有相似的分布,而P和S具有相反的分布特性.     

脉冲流光电晕脱硫反应器电极配置数值模拟

线-板式非热等离子体烟气脱硫反应器的电极配置形式是影响反应器脉冲流光电晕放电特性及脱硫效率的主要因素之一,线-板电极的配置在一定范围内存在最优方案.从工程应用角度出发,在分析脉冲流光电晕放电机理的基础上,进行了反应器静电场数值模拟,得出了不同电极配置的静电场分布,结合流光形成、发展和传播所必备的静电场条件,优化电极配置.数值模拟结果表明:在施加峰值电压为80kV,放电极半径为0.2cm,线-板间距为10cm时,线线最佳间距为6～8cm.     

基于遗传算法最佳阈值分割的矿石图像分割

为了实现选矿的自动化,通过利用工业摄像机对传送带上的矿石颗粒图像进行采集,Matlab对采集的图像依次进行双边滤波降噪处理、遗传算法最佳阈值分割、分水岭分割、矿石颗粒像素标定以及像素面积检测的方法研究了矿石的粒度分布,结果表明：与人工筛分的数据进行对比,显示图像处理的结果在误差允许范围内。可见运用图像处理的方法进行矿石粒度的检测是可行的,能够为矿石的破碎提供数据指导,促进矿业生产的自动化和智能化。     

Effect of electric pulse on the crystal structure of solidified copper ingots

To obtain advanced quality pure copper, the microstructure of solidified copper was optimized by imposing electric pulse on liquid copper in this study. Experiments were performed to determine the effect of electric pulse voltage, arrangement mode of electrodes, and energy input on the microstructure of solidified copper. The results show that, when the energy input of electric pulse is bigger than 28.95 kJ per ton copper, the percent of fine grains increases noticeably with the increase of energy input; but when the energy input of electric pulse is smaller than 28.95 kJ per ton copper, the percent of fine grains decreases with the increase of energy input. The influence order of above factors on grain refinement is electric pulse voltage > arrangement mode of electrodes > energy input. According to the above experimental results, the optimum process conditions are chosen as the voltage being 400 V and the energy input greater than 28.95 kJ per ton copper. Meanwhile, the best arrangement mode of electrodes should be that, one electrode is immerged in the middle of liquid copper in the crystallizer, and the other is connected to the inner wall of the crystallizer, which is divided into two electrode poles for the symmetrical electric field distribution.     

正脉冲电晕放电的数值研究

根据等离子体的流体方程提出了脉冲电晕放电中流注形成和传播的数学模型，导出了流注空间电荷电场的普遍积分表达式．用Ｆｌｕｘ－ＣｏｒｒｅｃｔｅｄＴｒａｎｓｐｏｒｔ（ＦＣＴ）算法，就实验中所用的超窄脉冲电压波形对该模型进行了数值求解，得到了带电粒子密度、电场和电子温度等参量沿流注发展轴线上的时空分布     

电除尘器离子浓度的分布

在静电除尘器中,粒子的荷电模型已经确立,电场和其中的离子浓度影响着粉尘的运动、荷电和沉降.实验利用线板式电除尘模型的一个通道,改变施加在电晕极线的电压值和测量点的位置,利用离子浓度测试仪测量收尘极板处离子的浓度,并对离子浓度的分布进行研究,发现当电压升到25 kV以后,离子浓度上升趋势趋于平缓,离子浓度在1013 m-3的数量级.在相同的电压下,收尘极板上正对电晕线A点的离子浓度都是最大的,离子浓度随距A点距离的增大而减小.     

变电站高压电气设备局部放电故障在线监测系统

用跨接法、磁耦合法、电耦合法获取局部放电故障信号，依据放电脉冲强度、放电脉冲群频度、负半周放电次数及放电脉冲的分布状况鉴别局部放电故障性质