Fabrication of TiB_2 composite powders coated with BN by high speed airflow impact

TiB2 powders coated with BN were prepared by Hybridization System making use of dry impact blending method to achieve powder surface modification. Parameters of coating were analyzed and the most appropriate condition was summarized. Scan electron microscope of JSM-5610LV and transmission electron microscope of H-600STEM/EDS were used to observe the microstructure of coated powders. Results show that treatment time, rotation speed, granularity ratio of TiB2 to BN, pretreatment of materials etc influence the coating results evidently. Mixing raw materials and coating with BN under the appropriate condition can get round TiB2/BN composite powder with smooth surface and compact coating layer.

川藏铁路环境车顶绝缘子闪络特性研究综述

高速列车车顶绝缘子是保证列车安全运行的重要部件,起着机械支撑和电气绝缘的作用,任一绝缘子发生闪络都会导致高速列车供电中断甚至停运。川藏铁路沿线环境复杂恶劣,隧道群占比大,使得高速列车车顶绝缘子面临着高原低压、高温高湿等多种极端环境和气候特征,其绝缘子的设计和配置不同于电网绝缘子。因此,针对川藏列车运行下的特殊环境,文章综述了近年来国内外学者在不同条件下对绝缘子闪络特性影响研究的现状,包括高海拔低气压、高速气流、温度湿度以及温差环境,并根据列车实际运行工况,对绝缘子闪络特性研究中存在的问题进行分析;同时基于川藏铁路复杂环境对列车绝缘子闪络特性的研究方向进行展望,认为应重点研究高海拔下车顶绝缘子闪络电压的校正及实际车顶绝缘子的闪络特性等,为川藏铁路车顶绝缘子的设计和选择提供理论和技术参考。

高速气流对C/SiC复合材料激光烧蚀行为影响的实验研究

为了明确高速气流对C/SiC复合材料激光烧蚀行为的影响机制,开展了不同环境下强激光对C/SiC复合材料的烧蚀对比实验研究。利用激光器与高速风洞联合实验平台,完成了静态以及Ma 1.8,Ma 3.0,Ma6.0气流环境下2D与3DN C/SiC复合材料激光烧蚀实验。结果表明,与静态环境相比,高速气流对C/SiC复合材料的激光烧蚀行为产生了显著的影响,气流的冲刷使得烧蚀坑呈现出更宽、更深、更光滑的变化趋势。随着气流速度的增长,线烧蚀速率与质量烧蚀速率逐渐增大,主要原因为当地静压降低引起的升华速率增大,以及动压增大引起的剥蚀速率增大。此外,通过实验对比了不同构型对C/SiC激光烧蚀行为的影响。结果表明:2DC/SiC复合材料由于厚度方向更低的导热能力、更低的孔隙率等原因,其在不同环境条件下抗烧蚀能力均强于3DN C/SiC复合材料。

玉米高速精量播种机正压气流辅助吹送导种装置研究

玉米播种机高速、精量作业时,投种点高,种子因剧烈碰撞,而导致粒距均匀性差,为此基于文丘里原理,设计一种利用正压气流辅助输种的导种装置,确定了导种装置的主要结构和关键参数。分析了气流辅助输种,实现“零速投种”的机理。采用DEM-CFD耦合仿真方法模拟导种装置的工作过程,通过对比分析气流场、种子的出射速度,确定进气室收缩角为70°、进气室收缩段长度为8.2 mm。利用排种器性能测试平台进行速度匹配试验、弹跳试验、作业性能试验和对比试验,结果表明:作业速度为8~16 km/h、粒距为20~25 cm时,合格指数不小于85.7%;粒距变异系数不大于15.8%。与重力式导种管相比,作业速度越高,正压气流辅助导种装置的优良作业性能越突出,作业速度为16 km/h时,粒距合格指数增加13.6个百分点,粒距变异系数减少7.4个百分点,满足高速条件下精量输种的要求,有利于提升高速精量播种机整体作业性能。

低气压强气流下弓网电弧阶段性发展特性研究

弓网电弧是危害高速列车受流质量的重要原因,低气压作用下弓网电弧的运动特性及发展规律与常压下存在显著差异,为保障高速列车的安全运行,文章对低气压工况下的弓网电弧展开研究。首先搭建弓网电弧试验平台,试验记录低气压弓网电弧发展过程,分析不同气压条件下电弧电压、弧长、弧根运动速度随时间的变化曲线。试验结果表明,弓网电弧的发展存在明显的阶段性特征,发展全过程可区分为电弧初始阶段、快速发展阶段与频繁震荡阶段。然后对各发展阶段电弧电气特性与运动特性进行了分析:初始阶段电弧电压相对稳定,电弧运动缓慢;快速发展阶段弧根移动速度增大,电弧电压快速提升,电弧电流相应下降;频繁震荡阶段电弧飘弧严重,出现弧根跳跃现象,电压电流波动剧烈,对列车供电质量危害最大。最后研究了气压、气流、电流对电弧发展速度与电弧弧长的影响规律,利用多元线性回归方法分析弓网电弧对各影响因素的敏感程度,发现环境气压的改变对电弧发展速度的影响效果较大,环境气流的变化影响效果其次,电流影响效果较小。研究结果为减少弓网电弧损害和低气压强气流下电弧调控提供了理论基础。

高速气流对绝缘子表面放电特征的影响

为了研究高速气流环境下绝缘子的表面放电特征,建立了高速气流环境下绝缘子放电试验的微型风洞试验系统,进行了两种典型结构的绝缘子试样的工频放电试验,结果表明绝缘子的放电具有多通道滑闪和非沿面放电等特征。基于计算流体力学可压缩Navier-Stokes方程和有限元数值分析,计算并得到了绝缘子周围气流的速度和压强分布特性,特别是绝缘子侧风面的高流速和低气压特征。研究分析认为高速气流的吹弧效应对绝缘子放电通道或电弧的形态起主导作用,以及低气压效应对滑闪或放电的起始位置起决定作用,而边界层效应则保持沿绝缘子表面延伸的电弧不受吹弧效应影响。

低温等离子体辅助燃烧的研究进展、关键问题及展望

利用低温放电等离子体在各种极限条件下实现快速点火,稳定燃烧和提高燃烧效率减小对环境的污染是近年来等离子体应用研究的热点之一。基于相关研究现状,归纳了低温等离子体辅助燃烧的机理,从实验研究、仿真计算、ns重频脉冲电源研制等各方面,介绍并讨论了这些研究的进展。目前一般认为等离子体化学反应产生的活性基团和气流温升是提高燃烧效率的主要因素,尤其是氧原子对燃烧过程影响较大。作为物质第四态的等离子体具有快速的热效应、比较高的自由电子能量和一些长寿命激发态粒子,且在放电过程中等离子体对流场的影响会改变气体的输运特性。这些共同因素的作用使得燃料气体的电离及输运时间缩短,能够有效降低点火温度,提高燃烧效率,拓展燃烧极限。在实验研究方面,介绍了各研究机构独特的燃烧器设计方案和相关参数,分析了不同电极结构和放电形式对燃烧的影响。最后提出在未来的研究中,应重点关注的问题包括:流动环境下大气压均匀等离子体的产生;大气压低温等离子体的非介入式测量与诊断;等离子体辅助燃烧的建模与仿真;等离子体激发电源的研制。

高速气流作用下灭弧防雷间隙灭弧效果的研究

当架空输电线路遭受雷击而发生冲击闪络时,线路上安装的灭弧防雷间隙装置能够有效地保护绝缘子串免受工频电弧的烧蚀,同时能够在雷电冲击电流击穿间隙后深度抑制工频电弧。为了研究其灭弧效果,首先建立了该装置的气流控制方程组,运用ANSYS10.0软件对流体进行了气流场仿真;然后利用高速摄像机拍摄了电弧的发展过程,通过数字示波器记录了电弧电压波形,对灭弧防雷间隙的灭弧效果进行了试验验证;最后进一步探讨了不同故障电弧电流值下灭弧效果和气流速度的关系。仿真结果与试验结果表明:2.3 ms时刻高速气流速度最大且稳定地作用于电弧;试验得出气流熄灭电弧的时间为3.8 ms,一致说明该装置能快速熄灭电弧;气流速度越大,灭弧防雷间隙的灭弧效果就越好。

螺旋槽端面微间隙高速气流润滑密封特性

考虑入口气流压力损失和出口阻塞效应,建立了微间隙端面高速气体润滑密封分析数学模型,对螺旋槽端面微间隙高速气流润滑密封特性进行研究.重点分析了不同密封间隙、密封压力和转速等工况条件下,入口压力损失和出口阻塞效应对开启力、泄漏率及气膜刚度等密封特性参数的影响规律.结果表明:高速气体阻塞效应使出口压力高于环境压力,压力损失使入口气膜压力下降,导致泄漏率和气膜刚度明显下降,并使开启力增加.随着密封压力和密封间隙的增加,阻塞效应增强,导致泄漏率和气膜刚度显著降低.密封压力10 MPa时,泄漏率降低可达20%,气膜刚度的下降可达30%以上.

高速气流中沙尘对复合绝缘子闪络特性的影响研究

运行于高速沙尘环境中的车顶复合绝缘子频繁发生异常及不明闪络现象,严重威胁列车的安全、稳定运行。风沙环境使得复合绝缘子附近的空间电场发生了一定的畸变,会影响复合绝缘子的闪络特性。文中基于风洞试验系统探究高速气流环境中沙尘对复合绝缘子闪络特性的影响,测定了高速气流沙尘状况下复合绝缘子的闪络电压,对比了在有沙尘与无沙尘时复合绝缘子的闪络电压,揭示了沙尘环境下复合绝缘子闪络电压的变化趋势;实验结果表明:高速气流环境下,复合绝缘子的闪络电压随风速的增加先增大后减小,有沙尘时复合绝缘子的闪络电压要比无沙尘时低;在同一气流速度下,当沙粒粒径为100μm、沙流量较小时,复合绝缘子的闪络电压要高于沙流量较大时的闪络电压;随气流速度的不断增大,沙尘通过畸变电场而影响闪络电压的程度将逐渐低于流场特性的影响,而使得在气流速度较高时不同沙尘流量的闪络电压差距较小。

高速气流灭弧防雷方法熄灭直流电弧的有效性

为解决雷击闪络造成的直流输电线路跳闸这一难题,建立了高速气流的速度冲击模型,分析了直流电弧运动的受力情况,并推导出直流电弧熄灭的条件;然后在建模分析的基础上,利用FLUNET软件仿真分析了在理想状态下高速气流熄灭直流弧的过程,并在高压试验室的条件下进行了灭弧试验。研究结果表明：仿真的灭弧时间为1.2 ms,而试验得出的灭弧时间为1.7 ms;由于仿真不能模拟真实的熄弧条件,因此仿真和试验得出的熄弧时间存在0.5 ms的误差,但都小于继电保护的动作时间。研究结果验证了高速气流灭弧防雷间隙熄灭直流电弧的有效性。

高速空调列车内气流组织的大涡模拟

高速空调列车车厢内气流的温度场和速度场研究是空调列车内气流组织设计的重要基础,也是空调车内舒适环境评价的依据。考虑到高速列车车厢内复杂的几何结构、数值模拟的边界条件以及空气流场的湍流特性,本文采用湍流大涡模拟方法对高速列车车厢内空气流动与热质传递过程建立了数学模型,采用有限容积法进行区域离散,应用均匀六面体网格划分车厢,并在同位网格的基础上采用SIMPLEX算法,考虑车内座椅、行李架等障碍物以及车体各壁面辐射、车窗热流、乘客散热和高速列车运行特性等因素的影响,对高速列车车厢内空气流场和温度场进行数值模拟。其结果对高速列车的空调效果及车内舒适环境的优化提供了依据。

高速气流环境绝缘子积雨特性及其影响因素

降雨条件下绝缘子表面积雨分布是诱发雨闪的关键因素,为分析绝缘子积雨特性,构建了雨滴吸附在绝缘子表面的判据,建立了风洞仿真模型。研究表明：迎风面积雨严重,雨滴受强曳力作用侧风面积雨较轻,背风面存在湍流,少量雨滴绕到背风面并吸附在其表面。随着降雨强度增大,迎风面积雨质量流量呈现先增加后减缓的趋势,侧风和背风面积雨质量流量呈现增加并趋于稳定的趋势;随着入口风速增大,迎风和侧风面单位时间积雨量逐渐增加并增速减缓,背风面在来流角为90°时积雨量逐渐减小,来流角〈90°时逐渐增大;随着来流角增大,迎风面积雨量逐渐增大,侧风和背风面积雨量逐渐减小。

喷气涡流纺旋转气流场及纱体运动的数值模拟

对喷气涡流纺喷嘴内的高速旋转气流场进行分析研究,并在此基础上研究纱体在该气流场中的运动。对喷气涡流纺喷嘴及纱体分别进行三维建模,采用Realizable κ-ε模型求解高速旋转气流的湍动特征,采用壁面函数法对近壁区域的流动进行求解,采用三角形插值法对纱体运动进行求解。实现对喷嘴内高速旋转气流的动力学特性及纱体运动的三维数值模拟分析,揭示喷气涡流纺纱过程中喷嘴内高速旋转气流的流动规律、湍动现象及纱体的运动情况。模拟结果表明:气流速度在喷孔出口处最大,且气流区域各截面的径向速度均为正值,这有助于自由端纤维的形成和纱强力的提高;喷嘴内气流区域各截面有不同程度的不规则湍流涡存在;温度在喷气孔的出口处最小;喷嘴内气流的静压值大部分为负压且小于外界大气压强;喷气孔气流流线进行较为规律的旋转运动,而喷嘴入口气流流线较为复杂,并有回流现象;纱体在喷嘴高速旋转气流场中运动时会产生较大的位移和弯曲,而产生的扭转相对较小,几乎没有伸长。

电子废弃物脉动气流分选的实验研究

金属与非金属材料的分离是电子废弃物资源化的关键环节．探讨了脉动气流分选机理，利用高速摄像机和颗粒高速动态分析系统，研究了在1．0和2．0Hz频率下，脉动气流分选机中物料颗粒的分选过程．结果表明，颗粒的位移、速度、加速度呈现明显的周期性变化，并且周期与脉动气流的周期一致．物料颗粒通过不断累积脉动气流的加速度效应实现按密度分离．采用脉动气流分选机对2．0～0．5mm粒级的废弃电路板破碎物料进行了分选实验，并利用Design—Expert6．0软件进行了正交实验设计和分析，得出了分选效率与不同操作变量之间的二次方模型，结果表明气流速度和脉动频率以及两者的交互作用对分选效率具有显著影响，操作条件优化后，分选效率达到89．97％．

单液滴羽状/液膜稀释破碎特性研究

为了获得气流中单液滴羽状/液膜稀释破碎特性,采用高速摄像机对液滴变形、破碎过程进行了捕获。实验结果表明:液滴的变形时间小于其破碎时间,且都随气动力增加呈负增长的变化趋势,其变化梯度、相同气动力下特征时间也都随液滴初始直径的增加而有所增加;液滴破碎区域面积随气动力增加呈先增加后减小再增加的变化趋势,且随液滴初始直径增加,液滴破碎区域面积也随之增加;破碎区域中子液滴质量百分数随气动力增加而增加,且随液滴初始直径增加而减小,其值变化的范围为0.48~0.66;液滴的破碎程度随气动力、液滴初始直径的增加而增加;破碎区域中子液滴细度与液滴初始细度的比值在0.18~0.23之间变化;在羽状/液膜稀释破碎阶段,多元线性回归理论可以用于建立子液滴数目、SMD的数学模型。

高速气流静压润滑进口压力损失理论与实验研究

考虑进口压力损失和阻塞流效应, 建立高速气流静压润滑进口压力损失数学模型, 并对间隙压力分布进行理论分析和实验研究.结果表明： 随着密封间隙增加, 进口压力损失增大, 当雷诺数达到104～106 时, 压力损失迅速增加, 之后趋于稳定; 随操作压差增加, 进口压力损失逐渐增强后维持定值; 理论与实验结果对比分析表明, 湍流状态进口压力修正方程适用于高速气流进口压力损失的求解.

高速热气流模拟风洞的供油流量控制

根据高速热气流风洞模拟实验系统对供油系统的要求,设计了基于变频调速加旁路比例节流阀调节的燃油供给系统.通过分析系统各个环节的特点,建立了系统的数学模型.针对燃油供给系统流量反馈的大纯滞后特性,提出了模糊PID(Proportion Integration Differentiation)加预测控制的控制策略.仿真和实验表明:所提出的控制策略满足了高速热气流模拟实验系统对燃油流量控制品质的要求,控制效果优于普通的PID和模糊PID控制策略.

考虑车下环境的高速动车组空气流场数值仿真

在建立典型高速动车组模型、轨道等环境模型基础上,根据流场有限元知识,将整体仿真模型划分为车头部分、车尾部分、中间车前部及中间车后部.采用对称计算域,选择非结构网格进行网格处理,进而仿真分析300km·h-1的流场分布规律.结果表明:建立的典型动车组模型总体受力69.4kN,车下部分尤其是转向架附近流场分布各异,湍流形式明显,该部分阻力占总体阻力33.6%,最大正负压力差约8kPa.通过分析比较ICE和TGV-A高速列车相关试验数据,验证了仿真方法与结果的合理性.

高速热气流试验系统燃油流量控制实验研究

介绍了高速热气流试验系统的供油原理,针对燃油供给系统存在的纯滞后、多扰动、参数时变等问题,分别采用模糊PID预测(LevFuzzyPID)和滑膜预测(SDMC)两种控制策略对燃油流量的精确控制进行实验研究。实验结果表明:在燃油流量控制性能方面,设计的模糊PID预测算法和滑膜预测算法最好,动态矩阵算法(DMC)次之,FuzzyPID算法再次之,PID控制效果最差。