基于分形理论的亚毫米间隙正负极性流注放电特性

为研究亚毫米间隙下流注放电特性,本文搭建了大气压下100—500μm间隙下的正负极性流注放电实验系统以及图像采集系统,采集100—500μm间隙下正负极性流注放电的起始击穿电压与击穿图像并使用Matlab计算实验放电图像的分形维数.实验分析发现100—500μm间隙下的空气击穿放电依旧符合流注理论,且正、负极性流注的击穿电压与放电图像分形维数的极性效应明显,流注理论中空间电荷与光电离对放电通道曲折程度与覆盖范围的影响随着间隙增大而增大,且在300μm时发生跃变.使用Matlab基于分形理论的WZ(Wiesmann-Zeller)模型建立500μm间隙下正、负极性流注放电分形仿真,发现发展概率指数h与分形维数成反比,且同放电条件下放电发展概率指数h在正极性流注中相对于负极性流注要更小.

十二经脉流注、标本根结理论与五输穴出入合论

由于气血流注的物质基础及其范围的不同 ,十二经脉的经气存在着 3种不同的流注方式 :根据营气在十二经脉之间的逐经循行而产生的十二经脉气血流注 ,它活动的范围是在整个十二经脉之间 ;根据卫气在其中某一条经脉的运行情况来确定的标本根结理论 ,它活动的范围只局限在一条经脉之中 ,用以强调四肢末端是该条经脉的根本所在 ,在临床时要引起足够的重视 ;五输穴理论是标本根结理论在针灸临床中的具体表现 ,它在根结理论的基础上进一步强调四肢远端腧穴的重要性 ,用以说明在具体的某一条经脉中 ,随卫气运行的气血(主要是血 )的运行方式 ,强调位于四肢末端的井穴是该经脉气血产生运动的根源 ,四肢末端腧穴在针灸治疗中具有非常重要的地位。

棒-板长间隙正极性流注生长概率模型及应用

为研究长空间隙放电分散性和放电路径随机性,建立了结合传统流注放电理论和分形生长理论的正极性流注生长概率模型。首先基于经典的流注起始判据,计算了棒-板间隙流注起始电压;选择空间电位和电子崩形成时间作为流注生长控制变量,结合泊松方程、电荷连续性方程和欧姆定律描述流注通道内部的电荷转移,仿真流注的持续发展过程;当流注到达板电极后,选择放电树枝中电位梯度最大的通道作为最后的主放电通道。分析表明,该模型可描述流注区空间电荷随时间的积累过程,棒-板间隙击穿时间的分散性以及放电路径的随机性;由其计算得的棒-板间隙主放电通道分形维数与试验结果相吻合,同时基于该模型对棒-导线-板间隙放电选择概率分布的计算结果也与试验所得规律一致。

强风沙对流注放电的影响机理

我国西北地区存在的区域极端沙尘环境引发放电,导致绝缘子发生不明闪络,给电网外绝缘系统的安全可靠运行带来严重威胁。流注放电作为气体间隙放电的重要阶段,现有的流注放电研究主要以静态气体为主,并未考虑风沙对流注放电的影响,因此研究强风沙对流注的产生与发展过程的影响对极端沙尘地区输电线路外绝缘设备的设计与运行具有重要意义。本文以流注放电理论为基础,以板-板电极为分析对象,通过分析强风沙环境中气流和沙粒带来的放电路径偏转、荷电粒子吹离、气体密度下降及沙粒畸变电场与沙粒荷电捕获对放电过程造成的综合影响,推导了风沙环境下正离子产生系数的解析表达式。研究工作对于定量分析风沙环境下气体放电特性及对该环境下外绝缘设计与防护提供了理论参考。

基于FEM-FCT法的均匀电场下SF_6气体击穿特性

研究SF6气体放电过程中微观粒子的动力学特性,可以得到临界击穿场强等衡量气体绝缘能力的宏观参量,这些宏观参量对高压开关设备的设计和研发有重要作用.为此,根据流注理论建立了反映气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法与通量校正传输法相结合,求解均匀电场下极间隙为0.5 cm时SF6气体的放电特性,得到了放电过程中带电粒子的动力学行为以及空间电荷对电场的影响.通过循环计算均匀电场中不同电压下SF6气体的放电过程,得到其临界击穿场强.在此基础上,计算不同压强下SF6气体的临界击穿场强,通过与已有的均匀电场中SF6气体临界击穿场强实验值进行对比,验证计算结果的准确性,并分析气体压强对SF6气体击穿特性的影响.计算结果表明：当压强为0.1 MPa时,极间距为0.5 cm的SF6气体在39 kV的外电压下发生击穿,间隙内的电场在6.8 ns时开始发生畸变,此时电子数密度最大值达到2.7＆#215;1017 m-3,随后SF6由绝缘状态发展为导电状态;当气体压强为0.1～0.4 MPa时,SF6的临界击穿场强与气体压强基本呈线性关系.数值计算结果与实验值基本相符,验证了其正确性.

纳秒脉冲气体放电机理探讨

经典Townsend机理和流注理论是气体放电研究的基础,但在解释纳秒脉冲气体放电时均存在一定缺陷。基于经典气体放电理论,探讨纳秒脉冲气体放电机理,分析流注理论判据在纳秒脉冲气体放电中的有效性,解释纳秒脉冲下电子逃逸现象和基于电子逃逸的快速电离波击穿理论,仿真计算高能快电子的逃逸过程。结果认为基于高能量快电子的逃逸击穿将是可能解释纳秒脉冲下气体放电现象的依据。

均匀电场下SF_6气体击穿电压的数值计算及光谱实验研究

根据流注理论建立反映SF_6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法（finite element method,FEM）与通量校正传输法（flux corrected transport,FCT）相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及空间电子数密度分布。为了证明上述方法的正确性,以均匀电场中气体间隙5mm为例进行数值计算,并通过搭建气体放电光谱实验平台,测量其击穿电压以及导电通道内的等离子体谱线信息,采用Stark展宽法及光强比值法对谱线进行分析,得到电子数密度等参量。在此基础上,分析气体压强对击穿电压及等离子体导电通道内电子温度、电子数密度的影响,建立宏观参量与微观参量的对应关系。研究结果表明：当气压为0.1~0.4 MPa时,SF_6的击穿电压与压强基本呈线性关系,计算结果与实验值随气压的变化趋势一致,但存在一定误差,最大误差为15.51%。电子温度随气压的升高而逐渐下降,0.4 MPa时降低到3.68×10~4K。等离子体导电通道形成时,空间电子数密度分布均匀,计算得到的平均值与实测数据均随压强的升高而增大,其最大误差为17.02%。所得的实验数据能够在一定程度上验证计算方法的正确性。

微机电系统微尺度间隙的脉冲击穿特性

利用微机电系统(MEMS)工艺制备了5～40μm间隙的金属铝薄膜电极,测取了不同间隙下施加纳秒方波脉冲时的击穿电压,得到击穿电压和平均场强随电极间隙的变化规律,研究了脉宽、极性对击穿电压的影响,结合击穿后微电极扫描电镜观察结果讨论了其击穿机理,并与相同试样在直流下的结果进行了对比。研究表明:击穿电压随微间隙距离的增大而增大,击穿场强则随着间隙的增大迅速减小;与直流同间隙的击穿电压相比,脉冲作用下的击穿电压并不像宏观尺度下那样高出很多;试样击穿机理应为流注理论。在脉冲作用下,阳极出现了分层熔化现象,由于作用时间很短,阳极表面并未出现类似于直流击穿时留下的"坑洞";阴极则出现了溅射沉积现象,只是沉积物质相对较少。

TIG焊电弧辅助MIG焊引弧过程分析与机理探讨

在TIG-MIG复合焊中,先引燃的TIG焊电弧能够辅助MIG焊实现非接触引弧,且在整个非接触引弧过程中不产生焊接飞溅.利用电信号与高速摄像同步采集系统获取MIG焊引弧过程的电弧电压、焊接电流和电弧图像,研究了先引燃的TIG焊电弧及其参数变化对MIG焊引弧过程及引弧方式的影响.结果表明,细长放电通道形成于MIG焊丝末端与TIG焊电弧之间是TIG焊电弧辅助MIG焊实现非接触引弧的关键;TIG焊电弧辅助MIG焊实现非接触引弧对TIG焊接参数的变化具有良好的适应性.此外,基于气体间隙击穿的流注理论,探讨了细长放电通道的形成过程,揭示了TIG焊电弧辅助MIG焊实现非接触引弧的机理.

均匀电场中气体放电过程的分析

在自然界中,气体放电是一种很普遍的自然现象。干燥气体通常是良好的绝缘体,但当气体中存在自由带电粒子时,它就变为电的导体。这时如在气体中安置两个电极并加上电压,就有电流通过气体,这个现象称为气体放电。气体放电与电场的形式、电压的种类及大气条件等因素有关,本文主要分析均匀电场中低气压、短间隙和高气压、长间隙的放电过程,同时对两种放电理论加以阐述和比较。

沙尘环境下棒–板间隙的雷电冲击击穿特性

沙尘天气会威胁高压输变电外绝缘的安全运行,因此有必要加强相关的研究。为此通过建立人工沙尘放电试验平台,开展了沙尘环境下棒–板间隙雷电冲击击穿特性试验,选用石英砂来模拟现实中的沙尘环境,对比分析了不同间隙距离下,沙尘间隙和空气间隙的雷电击穿电压。结果表明:沙尘环境下,间隙的雷电冲击击穿电压会降低,降低幅度最多可达15%。但试验研究发现,存在例外的一小段间隙距离区段,沙尘条件下的负雷电冲击击穿电压反而会升高,升高幅度最多可达20%。对于大间隙,沙尘对放电的影响将随着间隙距离的增大而减弱。对试验结果与现象,应用流注理论、表面光致电离等机理进行了分析。相关结论为沙漠地区输电线路运维提供了参考。

基于脉冲功率技术的高压电场感应取能设计

针对电力巡线旋翼无人机续航能力不足的问题,提出一种基于脉冲功率技术的高压电场感应取能设计。以巡线无人机机载导体作为悬浮电极,在电力线与架空地线之间高压电场中储存感应电能,级联气体自触发开关和电感,并与架空地线构成取能回路,悬浮电极击穿开关气隙对地放电。随气隙放电发展,悬浮电极与电力线、架空地线间分布电容将迅速分压,抑制放电,使气隙间无法形成电弧,而转为高频流注脉冲放电,激发回路高频电磁振荡,通过电磁互感实现电场感应电能输出。文中详细介绍了脉冲功率电场感应取能设计及抑制放电原理,分析取能等效电路并建立了放电脉冲取能模型,在实验室环境下进行物理平台搭建与测试,实验结果证明设计可行。