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.     

电脉冲孕育铝铜熔体电极加入方式

为增强电脉冲孕育熔体作用效果,采用数值模拟与实验验证相结合的方法,设计了区别于传统脉冲电极加入方式的绝缘套管法.研究结果表明:绝缘套管法可以把电势直接导入到熔体内部,减弱了普通电极加入方法导致的表面效应,明显改善了熔体内部电场、电势的分布状况,使电脉冲作用范围有了较大提高;设计了高温熔体内部电场强度测量装置,对熔体内部电场强度进行了测量,并对模型的有效性进行了检验.     

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.     

针电极曲率半径对微间隙空气放电击穿特性的影响

电极结构对低压、微间隙放电击穿特性有一定影响,为了揭示本安开关变换器电容输出短路放电机理,系统研究了电极曲率半径与击穿电压之间的关系。以电极结构对微间隙放电击穿规律为研究目标,围绕针电极曲率半径,采用坐标变换法求解曲率半径与电场分布及击穿电压之间的数学关系。基于该数学表达式及流体-化学动力学理论,提出了低压、微间隙条件下综合考虑场增强因子及曲率半径的二维轴对称针-板电极几何模型,通过研究曲率半径对电子数密度、电场畸变程度的影响,阐明曲率半径对空气放电击穿特性的影响规律,并结合微纳程控放电试验平台进行试验验证。结果表明：针电极表面电子数密度增加越快,电荷积聚效应越显著,阴极表面更易形成场致发射从而击穿间隙产生放电;相同电极间距下,曲率半径越小,畸变电场强度越大,击穿电压越低,当电极间距小于等于8μm时,曲率半径对电场畸变的影响程度大;当电极间距大于8μm时,电极间距对电场畸变的影响起主导作用。研究得出曲率半径与电极间距共同影响电场分布,为进一步揭示微间隙放电机理提供理论参考。     

熔体静电纺丝中电极材质和形状对电场和纤维的影响

电场强度大小及分布对静电纺丝工艺的成纤形貌和接收面积具有重要影响。采用COMSOL Multiphysics分析软件建立电场分析的有限元模型,分别研究了熔体静电纺丝工艺中接收电极材质和形状对电场分布的影响,结果表明塑料在一定程度上削弱了电场强度,但是增加了电场的均匀度。通过扫描电子显微镜观测了接收电极材质和形状对纤维直径和形貌的影响,发现在不同的接收电极形状中,中空电极内环边缘电荷聚集,纤维摆动路径延长,获得较多的羊毛圈状纤维;对于方格状电极板,由于大方格的孔隙较大,削弱了电场,纤维直径较粗,中方格尺寸相对适中,可能对电场有一定的均化作用,因此降落到中方格电极板上的纤维沉积面积最大。     

高压脉冲作用下水中硬岩的电场特性研究

高压脉冲液相放电由于其众多优势,广泛应用在岩石的破碎、石油开采、污水治理等领域.本文通过推导等效放电回路方程,得到放电电流及达到峰值电流的时间表达式,从而在COMSOL Multiphysics中定义脉冲电压,并将其加载在仿真模型的高压电极上.模拟仿真硬岩矿物组成、粒径、电极距离对电场强度和分布特征的影响.结果表明电场强度高度依赖矿石的电学性质、进料粒径、以及矿粒的位置.矿粒的介电常数差异越大,电场越强,分布越不均匀;电场强度向矿石边界转移,体现了电破碎的选择性破碎的机理,以及最大场强随着矿粒尺寸呈指数减小.     

绝缘紧凑型电破乳器中液滴聚结特性研究

为了提高油包水乳状液在电脱水过程中的破乳效率，从静电聚结机理出发，推导出电极间距与电场强度的关系式；通过分析液滴在极板间距狭小的矩形聚结管道中的受力状况，同时考虑绝缘层以及层流流态对电场中液滴聚结作用的影响，设计出一种绝缘紧凑型电破乳器。改变所加电压和流量以调节破乳器中的电场强度和乳状液停留时间，利用激光粒度仪测量乳化物中水滴的体积平均直径。结果表明，缩小电极间距能产生高强电场；包覆绝缘层的电极板在小间距下能有效破乳并防止击穿，且电场强度越大停留时间越长，聚结效果越显著。该装置可提高油包水乳状液的聚结效率并节省大量空间。     

在电场条件下NaCl熔体微观结构的观察

采用ＭＣ法研究了ＮａＣｌ熔体在电场作用下的微观结构，结构表明，在电极表面存在着完全不同于水溶液的双电层结构，其第一配位层为整齐排布的Ｃｌ＾－离子，第二配位层为间隙排列的Ｎａ＾＋离子，而在距电极大于２（Ｒ＋＋Ｒ－）的熔体内部仍符合Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ分布。     

在电场条件下NaCl熔体微观结构的研究

采用ＭＣ法研究了ＮａＣｌ熔体在电场作用下的微观结构．结果表明，在电极表面存在着完全不同于水溶液的双电层结构，其第一配位层为整齐排布的Ｃｌ－离子，第二配位层为间隙排列的Ｎａ＋离子，而在距电极大于２（Ｒ＋＋Ｒ－）的熔体内部仍符合Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ分布．     

电场增强镍薄膜的氢气吸附性能研究

用自制的气体吸附测试装置进行了在电场作用下镍薄膜吸附氮气和氢气的实验.氮气吸附实验结果表明,充电吸附和放电解吸过程中的电信号可准确表征气体的吸附情况.氢气吸附实验结果表明,电场可以有效提高镍电极对氢气分子的吸附作用,电场强度越大,氢气吸附量越大.在电场强度不变时,提高氢气压力会对氢气吸附量带来较弱的提高.在电场作用下,氢气分子会被极化,从而使氢气分子更容易被吸附,并且有助于形成氢团簇.     

连续式处理室中橙汁的PEF非热处理

以橙汁为对象,采用自行研制的方波脉冲电源与连续式处理室进行PEF杀菌研究.通过对连续式处理室结构的优化,缓解处理过程中气泡引发的放电现象,减少处理过程中因放电引发的不良影响,为实验室设备连续工作提供必要的保证.试验结果表明,经过PEF处理(12.5 kV/cm, 340 μs)后的橙汁中的细菌菌落数由2 200 cfu /mL下降到20 cfu/mL,酵母与霉菌的菌落数由1 500 cfu/mL下降到10 cfu/mL.处理后的橙汁在0 ℃低温贮藏20 d后,仍未发现微生物的明显增长,而且发现PEF处理的橙汁色泽、香气和口感均明显优于传统的瞬态热处理方法(90 ℃,15 s).     

熔体静电纺丝3D电场模拟

采用有限元分析软件ANSYS对熔体静电纺丝平台模型进行三维电场模拟。分析了纺丝系统在不同电压下的电场分布情况，重点讨论了内锥面喷头间距对纺丝尖端电场的影响。发现在间距为100mm时，内锥面喷头纺丝尖端场强分布最为均匀|纤维路径上的场强随着喷头数量、施加电压的增加而增加，随着喷头间距增加无明显变化；场强较强处出现在纺丝尖端和接收板边缘。在模拟基础上研发了新型一分四的熔体微分静电纺丝机，制备了均匀分布的纤维，为进一步设计纳米纤维宏量化生产的纺丝设备提供参考。     

高硅铝合金的电脉冲孕育处理与液-固相关性

以液态合金的多相结构模型为基础,对电脉冲作用下高硅铝合金熔体结构变化进行了热力学分析,并研究了电脉冲作用下Al-22%Si合金凝固组织的显微硬度以及凝固相变点的变化.实验结果表明,电脉冲促进了呈"胶体"状态存在的Si粒子在Al-22%Si合金熔体中的分解,提高了熔体的均匀程度,部分消除了来自Si原料的遗传性;电脉冲孕育处理提高了Al-22%Si合金熔体的过冷能力,增加了Si粒子在基体组织中的过饱和度,提高了基体的显微硬度;Al-22%Si合金基体显微硬度值的变化显示熔体对于电脉冲频率的响应比较敏感.     

高压脉冲电场处理菠萝汁及其贮藏期间微生物变化研究

探讨特定场强下脉宽、流速对高压脉冲电场杀菌的影响,确定合适的高压脉冲电场（PEF）处理菠萝汁的参数,并探讨菠萝原汁、热处理菠萝汁、PEF处理菠萝汁以及PEF处理冷冻浓缩菠萝汁在-18℃下贮藏期间微生物的变化情况。结果表明：接受PEF处理时,冷冻浓缩菠萝汁比菠萝原汁能够获得更高的电压参数,在-18℃下贮藏80d,热处理和经PEF处理菠萝汁的菌落总数和霉菌总数均下降。PEF处理和冷冻浓缩＋PEF处理的菠萝汁,两者的茵落总数和霉菌总数相差不大,且变化趋势基本一致。     

电渣重熔过程电磁场和温度场数值模拟

建立了考虑电流集肤效应的三维电渣重熔电磁场和温度场数学模型,并采用电磁场和金属熔池形貌测量方法分别验证了数学模型的准确性,分析了电流频率和渣池厚度对电渣重熔过程电流密度、磁感应强度、电磁力、焦耳热、温度、熔池深度的影响规律.结果表明:随着电流频率增加,电极和钢锭表面电流集肤效应明显,渣池内部电流分布基本不变;电渣重熔系统内最大焦耳热位于平底电极与渣池接触角部,然而高温区位于渣池内部电极下方靠近渣金界面处.当渣池厚度从015m增加到021m,渣池中心轴线上最高温度从1826℃降低到1721℃,金属熔池深度从022m降低到016m.     

多股电缆线电场的边界元方法

用边界元方法．研究了多股电缆线电场问题．在控制方程的基础上,利用其基本解,通过加权余量法建立内点和边界的积分方程．对边界剖分进行二次元处理．得到离散化的计算格式．给出了多股并行电缆线不同轴心距下所形成的电场特性．     

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。     

Mathematical model on heat transfer of water-cooling steel-stick bottom electrode of DC electric arc furnace

For predicting and controlling the melted depth of bottom electrode during the process of steelmaking, the water-cooling steel-stick electrode is taken as an example, to analyze the process of heat transfer, then 3D mathematical model by control capacity method is built. At the same time, the measurement on the melted depth of bottom electrode is conducted which verified the correctness of the built mathematical model. On the base of verification, all kinds of key parameters are calculated through the application and a series of results are simulated. Finally, the optimum parameters are found and the service lifeof bottom electrode is prolonged.     

均匀带电圆环电位和电场的空间分布

利用椭圆积分法计算出均匀带电圆环周围空间的电位,由梯度运算求出电场强度的一般表达式,并对圆环轴线上和远区的电位以及电场强度进行了讨论,最后对电位的三维图进行了分析,该方法对计算类似问题有一定的参考价值。