Analysis of Fault Arc in High-Speed Switch Applied in Hybrid Circuit Breaker

The behavior of fault arc in a high-speed switch （HSS） has been studied theoretically and experimentally. A simplified HSS setup is designed to support this work. A two-dimensional arc model is developed to analyze the characteristics of fault arc based on magnetic-hydrodynamic （MHD） theory. The advantage of such a model is that the thermal transfer coefficient can be determined by depending on the numerical method alone. The influence of net emission coefficients （NEC） radiation model and P1 model on fault arc is analyzed in detail. Results show that NEC model predicts more radiation energy and less pressure rise without the re-absorption effect considered. As a consequence, P1 model is more suitable to calculate the pressure rise caused by fault arc. Finally, the pressure rise during longer arcing time for different arc currents is predicted.

干气脱硫塔压力降控制方法与实践

介绍了某公司液相柴油加氢装置干气脱硫塔压力降高的解决方法。通过Storks定律理论分析与试验相结合的方法,确定控制干气脱硫塔压力降主要措施:降低含硫干气流量和解决填料层堵塞问题。将含硫干气流量由7600 m^(3)/h降至6500 m^(3)/h,干气脱硫塔压力降下降6.5 kPa,效果不佳。填料层堵塞主要是因上游贫胺液中含有大量高碳固体颗粒,且其在贫胺液中悬浮沉降。根据Storks定律并利用该项曳力特征,固体黑色颗粒沉降速度为0.012 m/s,故通过满塔操作快速外送填料塔内贫胺液,高速流动产生与沉降相反的曳力足以使其悬浮,将大量高碳固体颗粒从填料中清除,干气脱硫塔压力降从53 kPa快速降至1 kPa,解决了填料层因高碳固体颗粒物堵塞而导致压力降高的问题,可操作性较强,效果显著。

螺杆钻具输出特性分析

分析影响螺杆钻具压降和输出特性的主要因素及造成螺杆钻具实际输出扭矩和转速低于理论值的原因,从螺杆钻具的结构参数入手,考虑钻井液性能和钻压等外部因素的影响,建立螺杆钻具容积效率和机械效率的计算模型,从而求出在施加不同钻压情况下螺杆钻具的输出特性。从螺杆钻具工作效率、输出扭矩和输出转速与钻压的关系图,可以得出螺杆钻具输出特性的变化规律:在一定排量下,随钻压的增大,螺杆钻具的实际输出扭矩增大,实际输出转速降低,这主要是由漏失引起的。该研究成果为现场螺杆钻具选型提供了理论依据。

煤层气排采储层压降传播规律研究

根据煤层中的渗流机理建立了煤层压力分布数学模型,计算出煤层气排采时煤层中的压力分布情况,揭示煤层中压降传播的规律。利用Matlab7.11软件模拟晋城某区块煤层气储层压降传播情况,分析了影响压降速度、压降大小以及压降传播距离的因素。研究表明:煤层的渗透率、孔隙度、压缩系数及排采时间对煤层中各点的压降速度影响较大;煤层压降与产水量、煤层有效厚度、煤层的渗透率、孔隙度、排采时间和煤层含水量呈正相关;煤层的渗透率、孔隙度、排采时间与压降在煤层中传播的距离呈正相关。

条形障碍物对瓦斯爆炸特性影响研究

我国煤矿瓦斯爆炸事故不断出现,造成了巨大的人员伤亡和经济损失,在置障条件下研究瓦斯爆炸特性,对预防和减少瓦斯爆炸事故具有重要意义。利用水平管道式爆炸试验装置,研究密闭管道内条形障碍物的数量和阻塞率对管道内瓦斯最大爆炸压力、火焰速度、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数的影响以及敞口状态的影响。研究表明:障碍物对瓦斯爆炸具有显著激励作用,管道内瓦斯最大爆炸压力、火焰速度、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数均显著增大,随着障碍物数量和阻塞率的增加,激励作用越明显;敞口状态下管道内最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数均显著减小,火焰持续传播。研究结果对防治煤矿瓦斯爆炸事故提供一定的理论支持。

致密砂岩气藏应力敏感的全模拟试验研究

高温高压全模拟全直径致密砂岩气藏岩石降压开采试验数据揭示了致密砂岩气藏高速开采可对储层造成渗透率损害 ,损害的机理是孔隙介质中微粒迁移堵塞孔喉和高速开采所导致有效上覆压力增加使孔喉缩小所造成的综合效应。微粒迁移可通过提高生产压差解决 ,而防止大压差生产所引起的应力敏感则必须严格控制生产压差在 0 .2～ 8MPa范围内 ;,对渗透率低于 0 .2× 1 0 - 3μm2

物理模拟龙卷风的风速和气压降分布特征

与季风、台风相比,龙卷风具有空间尺度最小、风速最大的特点,常规气象观测仪器无法记录龙卷风的风场信息;到目前为止,极少量的龙卷风风场信息来自于多普勒雷达探测得到的龙卷风风速、气压特征信息。因此,基于龙卷风实测数据尚不能充分研究龙卷风的风场特征。在实验室中,利用缩尺的物理模拟器生成龙卷风风场,研究其风场特点,对于充分认识龙卷风特性具有重要意义。利用北京交通大学龙卷风模拟器生成了5种涡流比的龙卷风风场,总结分析了龙卷风的切向风速、径向风速、竖向风速以及气压降的空间分布规律,与龙卷风实测结果和龙卷风理论模型进行了对比分析。结果表明,利用北京交通大学龙卷风模拟器生成的龙卷风风场与真实龙卷风的形状相似,风速、气压降的分布特点与真实龙卷风实测值和修正兰金涡理论值吻合或基本吻合,验证了龙卷风模拟器的有效性,为进一步研究建筑、桥梁、输电线等基础设施的龙卷风风效应提供了试验平台。

注射过程喷嘴内物料温度和压力的模拟与分析

利用Fluent软件对注射过程中物料在喷嘴内的流动进行了模拟 ,分析了喷嘴内剪切热产生的位置及喷嘴尺寸与物料温度变化和压力降的关系。结果表明 ,注射过程中喷嘴内最高温升位置出现在壁面附近的很小区域内 ,温升变化率随喷嘴圆管直径的增加而降低 ,随喷嘴圆管长度的增加而提高 ;喷嘴出口处物料温度随喷嘴圆管直径增加逐渐趋向均匀 ;

高强度聚焦超声场中空化泡群的结构及其形成过程

空化是高强度聚焦超声(HIFU)引起组织损伤的作用机制之一。本文使用高速摄影技术研究了HIFU场中空化泡群结构的空间分布特征、超声功率对空化泡群结构的影响、空化泡群结构的建立过程尤其是起始过程。空化泡群的结构以空化泡在声场中的区域化分布为特征．在一定功率范围内空化泡群的结构保持稳定。从建立过程来看,空化泡群首先出现在焦区,然后在焦后区(远离换能器的区域)形成,焦前区(靠近换能器的区域)空化泡群最后形成。在对空化泡群起始的研究中发现最初拍摄到的空化泡群形状与焦区形状接近,并且观察到空化泡在焦区发生聚集然后破裂的现象。

液体表面张力测定方法的研究进展

表面张力是影响多相体系的相间传质和反应的关键因素之一,是重要的液体物理性质。本文着重介绍了几种液体表面张力的测定方法(包括毛细管上升法、Wilhelmy盘法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法),包括这几种方法的测定原理、优缺点及改进方法,特别指出了宽温度和压力范围的表面张力测定存在的问题,实验方法的选择及表面张力测定方法的发展趋势。

风载荷下高速动车组升降弓拉弧的动态计算

针对高速铁路动车组升降弓的拉弧现象,研究了计及风载荷下的升降弓电弧运动特性。首先结合链式电弧模型的特点,建立升降弓拉弧的物理模型;然后系统考虑开放式环境中升降弓链式拉弧的受力特性,包括热浮力、空气阻力、电动力、风载荷等,建立了升降弓拉弧电流元的综合受力模型;再通过比较升降弓动态拉弧的风载荷与电动力,重点分析了在接触网相同载流下风载荷对电弧运动所起的作用,进一步探讨了不通风载荷对升降弓拉弧形态的影响。仿真结果表明,利用所提出的仿真模型研究风载荷下高速动车组升降弓拉弧的空间运动形态和长度变化过程是可行的。

海底NGH水力提升法最小提升速度和压力损失

根据天然气水合物的相关性质,对比总结了现阶段天然气水合物的几种主流开采方法;在现有的天然气水合物水力提升工艺的理论基础上,研究了天然气水合物水力提升系统中天然气水合物颗粒的最小提升速度;采用主流颗粒水力提升最小速度计算理论,并结合天然气水合物颗粒性质计算出天然气水合物颗粒最小提升速度,同时进行了对比;对水力提升系统的管路输送系统进行了理论建模,研究对比得到了天然气水合物输送过程中管路系统中颗粒浓度、颗粒直径、提升速度对天然气水合物提升管路系统中压降的影响。

小井眼环空压耗的室内试验研究

小井眼环空水力学与常规井区别很大。在室内小井眼环空实验架上对小井眼环空压力损失进行了试验研究。模拟环空钻井液返速、钻柱旋转速度、钻柱偏心弯曲程度、钻井液性能和钻具接头等对压耗的影响，取得上千组试验数据。试验结果表明：随环空返速增加，小井眼环空压耗增加很快；在转速较低时随转速增加压耗反而有所下降，但下降幅度很小，在转速较高时钻柱旋转时压耗的影响很大；随偏心度增大，环空压耗降低；随环空间隙减小，压耗对钻柱旋转变得更为敏感；随钻井液幂律流性指数增加，环空压力损耗增大；随宾汉塑性粘度增加，环空压耗增加；随钻井液密度增加，环空压耗增大；钻具接头对小井眼环空压耗的影响很显著。

焦炉煤气精脱硫系统的研究与优化

对焦炉煤气制甲醇生产过程中存在的精脱硫系统一级加氢反应器温升高、床层压降大、催化剂使用寿命低、必须停车更换催化剂等问题进行了原因分析。根据焦炉煤气(COG)中二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)、乙硫醇(C2H5SH)、噻吩(C4H4S)4种有机硫的转化特点,合理解释了COS不能被完全加氢转化、C2H5SH与C4H4S在一级加氢反应器出口浓度增加现象。通过对上述问题的研究与分析,制定了焦炉煤气精脱硫系统优化方案。该方案实施后有效解决了生产实际问题,实现了不停车更换加氢脱硫催化剂,可以提高整套装置的开工率,为企业带来间接经济效益。

水电站引水系统取消尾水调压室过渡过程计算研究

对洪家渡水电站引水系统在设置尾水调压室和取消尾水调压室两种情况下的过渡过程进行了计算研究 .计算表明 ,通过考虑机组特性、优化机组导叶关闭规律及合理整定调速器参数 ,该水电站取消尾水调压室的方案是可行的 ,其各设计参数控制值基本上能满足设计要求 .

晶闸管水冷散热器的热仿真与实验

为协调散热性能与流动阻力的矛盾关系,开发了一款基于阿基米德螺旋流道结构的晶闸管水冷散热器。分别利用Hyper Mesh和FLUENT软件划分高质量网格与求解计算,得到了流速分布与温度场分布,可以看出冷却水在水冷散热器中间部位出现流速不均,导致中心部位的温度最高。通过分析冷却水流量、温度和发热量等因素对温升与压降的影响可知:入口流量不变时,温升随发热量增大而提高;发热量不变时,温升随入口流量增大而降低,流量增大至一定程度,温升受入口流量的影响很小;入口流量不变时,温升随冷却水温度升高略有下降;压降随入口流量增大而急剧上升;压降随冷却水温度提高而小幅度下降。建立了样品测试环境,测量了不同入口流量下的试验数据,对比分析可知仿真结果的准确性。对水冷散热器中间部位的流道进行改进后,最高温度降低了7.8%。

跌坎消力池水力特性试验研究

为研究跌坎消力池水力特性,基于某工程1∶50水力学模型试验,对跌坎与非跌坎消力池临底流速、时均压强、脉动压强与空间积分尺度进行了对比分析。结果表明,在试验范围内,跌坎消力池底板最大临底流速降低了38.5%;最大时均压强降低了30%;最大脉动压强均方根降低了50%;最小空间积分尺度增大了75%。随着入池水流流量的增大,上述水力学指标变化的幅度呈增大的趋势。从底板安全的角度,跌坎消力池比非跌坎消力池显现出了更为优良的特性。

顺列管束间气液两相流型及压降特性研究

采用高速摄像仪研究矩形通道内气液两相流体垂直向上横掠节距比P/D为1.3和1.8的顺列水平管束的流型，拍摄到泡状流、间歇流和雾状流3种典型流型。采用气液折算速度绘制了流型图，发现在低折算液速和折算气速下与前人研究较一致。对比分析了2种管束间不同流型的压降，结果表明：2种管束的泡状流压降最大，间歇流次之，雾状流最小。含气率a在0.15~0.67范围内，P/D=1.8管束的压降大于P/D=1.3管束的压降。含气率a小于0.15和大于0.67时，大节距比管束的压降反而小于小节距比管束的压降。对压差波动信号的功率谱特征进行分析的结果表明，利用压差时域信号的功率谱特性可以鉴别流型。

初始压力对容器通过导管泄爆过程的影响

开展了容器内气体爆炸通过导管安全泄放实验,研究了导管泄放气体爆炸过程中的压力变化及导管内火焰发展规律,分析了初始压力对导管泄放过程的影响,并对比研究了密闭容器爆炸、简单泄爆及导管泄爆过程。结果表明:容器内发生密闭爆炸时,爆炸压力及压力上升速率随着初压的升高而增加;简单泄爆时,随着初压的增加,容器内的压力峰值出现了先增加然后降低最后继续增加的过程;采用导管泄爆时,初始压力越高,容器内的压力峰值及压力上升速率越高,相同时刻对应的导管入口处与容器内最大正压差越大,导管入口端的火焰速率越大,容器内爆炸强度对初始压力的变化较为敏感;随着容器内初压升高,导管泄爆过程中容器内的压力峰值与简单泄爆的压力峰值相差越来越大,与对应的密闭爆炸时压力峰值越来越接近,且最大压力上升速率远远高于密闭爆炸。

并流旋转床压降数值模拟与实验

为探索旋转填料床压降的影响因素,采用Fluent软件对填料直径360mm、高150mm的CRPB3615型并流旋转床进行气液两相数值模拟研究,与实验比较得到较好验证。结果表明:旋转床内压降分布是紊乱的,气体存在局部回流现象;在一定条件下,并流旋转填料床压降随液量和气量的增大而增大,随转速的增大而减小;在气液比300(体积比)时,转速为1200r/min最优。