垂直支管位置对等径三通管内爆炸气流及流场的影响分析

三通管支管位置变化影响管内爆炸气流分布及爆炸后果,为研究其影响规律,构建等径垂直支管三通管道模型,通过数值模拟和试验测试,计算和分析爆炸气流传播、流场变化、速度峰值及压力峰值规律。结果表明:在垂直支管B与水平支管C长度相同的工况下,C内的速度峰值整体大于B,两支管内的最大气流速度峰值均出现在分岔处,为228 m/s,比A管小26.7%;初次点火正向气流传播和末端反射的正向传播气流均会导致三通处流场气流旋涡、强湍流动能区域和速度峰值;支管位置不同工况下,三通管内气流速度峰值最大值均出现在水平管内;垂直支管内气流速度峰值随监测点距离增加均呈下降趋势,垂直支管内速度峰值与压力峰值呈现明显的反比关系。

爆炸气流作用下暂态电弧自熄灭时间计算

爆炸气流是影响暂态电弧自熄灭时间的重要因素,为此,从电弧运动的角度出发,研究了利用爆炸气流灭弧装置产生的爆炸气流对电弧自熄灭时间的影响。利用链式电弧模型以及电弧自熄灭弧长判据,对在故障电流为1 k A时不同喷口角度、气流速度灭弧参数下的电弧自熄灭时间进行仿真计算,并与试验结果进行比较分析,研究结果表明:在气流速度为300 m/s、电流1 k A、喷口角度60o时,仿真中得出电弧自熄灭时间为0.3 ms,而试验中得出的电弧自熄灭时间为0.4 ms,仿真值与实际值基本相符。电弧自熄灭时间与爆炸气流速度有关,在相同的故障电弧电流的情况下,电弧自熄灭时间随着气流速度增大而减小。这说明了爆炸气流灭弧装置在灭弧性能上的可行性。

基于链式的爆炸气流场耦合电弧动态模型

为研究大电场条件下有效熄灭电弧的优良方法,在开放空间下,考虑爆炸产生的冲击波及强烈气流耦合电磁场等因素的影响,基于电弧链式思想和经典激波理论分析电弧在爆炸气流影响下的受力情况,推导出电弧运动速度控制方程。在此基础上,结合能量平衡方程及热交换原理,建立耦合场的电弧模型。通过有限差分法求解模型,分析气流耦合电磁场下电弧熄灭的运动过程和物理特性变化,并得出电弧状态相关参数(温度、电导率等)和熄灭时间的特性。试验结果表明电弧熄灭效果具有工程应用价值。

爆炸气流灭弧试验与灭弧温度仿真分析

采用爆炸气流灭弧是一种最新的防雷方法。为研究爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧暂态过程，对35kV爆炸气流灭弧间隙进行10kA工频电流灭弧试验，试验表明电弧在爆炸气流的强烈扰动下迅速被拉长截断，灭弧时间约为4ms。同时根据电弧熄灭的温度判据（即当故障电弧温度降低到3000～4000K时熄灭）利用有限元计算软件FLUENT对气流和电弧耦合作用暂态过程中的电弧温度进行模拟仿真。由仿真结果可知，在高速爆炸气流的作用下，电弧能量变弱，温度呈非线性下降，在4ms时降至熄灭的临界值熄灭。为了验证试验与仿真的实际效果，进行了爆炸气流灭弧防雷间隙实地运行试验。运行试验表明：爆炸气流灭弧防雷间隙能够降低雷击跳闸率90％以上，安装灭弧间隙后的输电线路既限制了雷击过电压，又能显著降低雷击事故率，具有良好的实用性。

爆炸气流灭弧性能及应用效果分析

为了研究爆炸气流灭弧防雷间隙的灭弧特性,通过对该灭弧防雷间隙的爆炸气流工频灭弧试验,得出了该灭弧防雷间隙的工频续流电弧在4 ms时间内即被强气流吹灭,气流维持时间大于6 ms。同时建立链式电弧模型和Mayr电弧模型分别对电弧所受气流压力和爆炸气流灭弧防雷间隙的能量散失特性进行研究,并利用力学软件ANSYS14.0对强气流干扰下的电弧能量进行仿真分析。从结果分析可知电弧在气流强压力作用下能量迅速耗散,并在极短时间内被截断熄灭。在实际运行中,降低雷击事故率97%,灭弧效果明显。

多断口爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧试验

多断口爆炸气流灭弧防雷间隙是一种主要针对10 k V电压等级输电线路的新型灭弧防雷装置。为研究其灭弧能力,利用短路发电机提供5 k A最大工频电流,对其灭弧过程进行了试验。试验现象说明:爆炸气流能够强烈干预电弧,在短时间内将电弧迅速拉长并吹出陶瓷管外,加快电弧等离子体热游离和电弧能量的扩散,瞬间冷却并熄灭电弧。试验结果表明:从装置触发到灭弧结束历时70μs左右,其中从气流接触电弧到电弧熄灭的时间小于10μs,并且有TNT装置的灭弧效果要明显优于无TNT的装置,装置触发后产生的高速气流能够维持时间为600μs,强烈作用于电弧生成的初始阶段,实现对电弧的长久抑制,不会出现残压和电弧重燃现象,而且此装置能经受50次65 k A大电流冲击或20次100 k A大电流冲击。证明多断口爆炸气体灭弧防雷间隙装置能切实保证供电可靠性,保障电网的正常运行。

影响爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧时间的参数计算

为了研究爆炸气流灭弧防雷间隙的灭弧时间特性,利用电弧链式模型,对故障电弧电流元进行受力分析,得到电弧的运动特性。根据故障电弧熄灭的弧长判据,利用MATLAB软件对不同参数下故障电弧的受力进行编程仿真计算,得出理论灭弧时间,并分析故障电流、喷口角度、气流速度对灭弧时间的影响。经过分析可知:在相同的故障电弧电流条件下,灭弧时间主要由灭弧间隙气流速度大小决定,气流速度越快灭弧时间越短;当气流速度相同时,电流值越大灭弧时间越长;喷口角度对灭弧时间的影响较小。通过对不同参数下的灭弧时间试验,记录灭弧时间和灭弧过程,并与计算值进行对比,证明了爆炸气流灭弧防雷间隙的科学性。

雷电诱导爆炸气流灭弧防雷装置原理研究与应用

针对现有防雷措施存在的诸多瓶颈问题,本文研发了10k V^220k V电压等级的爆炸气流灭弧防雷间隙装置。装置通过了西安电器研究所的10k A大电流灭弧试验,并应用于各电网的输电系统防雷保护领域,取得了良好的防雷效果,防雷指标表现优异:多雷地区线路耐雷水平10倍以上,雷击跳闸率趋零。

爆炸气流作用于电弧的时间分析

本文利用Matlab Simulink软件结合柯西电弧模型对爆炸气流灭弧进行仿真得出理论灭弧时间,并结合大量试验数据与理论值对比,深入讨论爆炸气流灭弧装置的灭弧时间特性证明了爆炸气流灭弧装置的可靠性。

对吹式爆炸气流灭弧防雷装置熄弧效果研究

为了研究对吹式爆炸气流灭弧装置的熄弧效果,建立mayr电弧模型,仿真分析气流耦合电弧过程。同时构建试验电路进行灭弧试验并采用摄像机记录在高速气流作用下整个电弧熄灭过程。仿真与试验结果表明:该灭弧装置能在工频续流的第一个过零时刻熄灭工频电弧,熄灭电弧后对吹式灭弧装置间的间隙没有被再次击穿,说明了对吹式灭弧防雷装置有效抑制电弧重燃,具有实用价值。

固相爆炸纵吹气流条件下熄弧特性及抑制电弧重燃的机理研究

运用固相爆炸气流主动截断电弧是一种新型的防雷措施。这种措施是利用雷电诱导触发固相爆炸产生高速、高压纵吹气流作用于电弧萌芽的极早脆弱期,对电弧实行"以快制强"的熄灭机制。电弧熄灭后持续的气流将继续作用于雷电通道对电弧重燃实现深度抑制。建立爆炸气流及气流耦合电弧模型,得出电弧熄灭判据。运用介质恢复理论和能量平衡理论对电弧重燃抑制机理进行深度分析。利用ANSYS AUTODYN模拟仿真爆炸气流、气流与电弧间的耦合及灭弧筒内气流压力变化情况,并与试验结果进行比较分析。研究结果表明:仿真中得到电弧熄灭时间约为0.08ms,而试验得到的电弧熄灭时间约为0.4ms,二者灭弧时间均远小于继电保护装置的最快响应时间,其误差在可接受范围内,且熄弧之后未发生重燃现象。这说明了固相爆炸气流灭弧防雷方式提高供电可靠性是可行的。

基于Navier-Stokes方程的新型喷射气流灭弧防雷间隙有效性论证

新型喷射气流灭弧防雷间隙是一种有效避免输电线路遭受雷击的防雷技术手段。为进一步论证其性能,利用Navier-Stokes(N-S)方程对气流灭弧暂态过程进行了描述,说明灭弧气丸爆炸产生的高速气流使温度场、速度场发生了急速变化,进而破坏了电弧能量的稳态,达到迅速灭弧的效果。并利用ANSYS AUTODYN有限元分析软件对气流与电弧的作用过程进行了仿真分析,表明灭弧气丸爆炸后会产生带有巨大能量的高速气体并迅速充满整个空间,该高速气体与电弧快速、全面作用并迅速破坏等离子体动态平衡,使电弧在0.2 ms内极快速熄灭。通过试验对仿真结果进行了验证,证明新型灭弧防雷间隙在雷击发生初期就迅速动作,可快速灭弧,且灭弧后依然有强气流存在,保证了电弧不会重燃。研究表明,该新型灭弧防雷间隙对于输电线路防雷极其有效。

对于Cassie电弧模型爆炸气体灭弧时间的研究

现阶段国内输电线路雷击跳闸率居高不下,传统线路避雷器的保护能力难以满足线路安全需求,因而研发出了一种基于并联间隙并具有自灭弧能力的爆炸气体灭弧防雷间隙装置。当线路遭受雷击时,雷电过电压优先击穿间隙,间隙击穿同时雷电流泄放过程中使装置动作,喷射出的爆炸气体将电弧拉长直至截断,确保绝缘子不受到电弧的烧蚀。对爆炸气体作用下的电弧发展模型对该装置的保护性能分析尤为重要,因此利用Matlab Simulink软件结合Cassie电弧模型对爆炸气体灭弧进行仿真分析,并通过理论模型研究电弧熄灭时间,结合大量试验数据与理论值对比。仿真结果表明,4 ms左右电弧被完全熄灭,试验结果的灭弧时间约为6 ms,验证了仿真模型和试验结果的一致性,也证明了爆炸气体灭弧时间上的安全可靠性。

爆炸防雹中可能动力机制的探讨

文中在进一步归纳观测现象和分析爆炸产物能力的基础上 ,提出了爆炸扰动气流和重力波破碎可以对气流产生显著影响的物理假说 ,并应用数值模式模拟了扰动气流对基本流的作用 ,得到的结果与物理假说所预期的相一致 ;也与过去的实验或试验结果相一致。这说明爆炸(瞬时 )产生扰动场 ,扰动场 (维持一段时间 )再与基本场相互作用来影响基本流 (更长维持时间 ) 。

爆炸影响云雾试验的分析和数值模拟再现

该文分析了过去的爆炸影响云雾试验 ,并用来验证文献 [1]中提出的爆炸影响气流的理论推测 :即爆炸 (瞬时的 )激起扰动气流场 (可维持一段时间 ) ,再通过扰动场与基本气流场相互作用 ,对基本流产生明显作用 (可维持更长时间 ) ,是爆炸影响气流的可能主导途径。用该理论可以逐项解释试验结果 ,并在该理论指导下的数值模拟全面再现了试验结果 ,指出了各项结果的内在联系 ,因而验证了理论的可信性。

新型线路防雷并联间隙切断工频续流研究

雷击作为一种巨大扰动,给电力系统的安全运行带来严重挑战,作为现有防雷措施的补充,研制了一种新型线路防雷并联间隙。通过研究新型间隙内爆炸气流作用下工频续流的形态变化,发现爆炸气流能够带走电弧弧柱中高温的游离粒子,并填充为未游离的绝缘空气,从而快速切断工频续流,利用FLUENT软件对此过程进行仿真,并进行了实验验证。仿真与实验结果表明,半封闭空间内的爆炸气流能够在4 ms左右完全切断工频续流。

军用工程机械

GJ986156 用高强度纤维提高战斗车辆的生存力[刊,中]//外军工程装备与技术.—1998,(2).—25～28GJ986157 印度军队使用的架桥系统[刊,中]//外军工程装备与技术.—1998,(2).—20～23GJ986158 德国道尼尔折叠桥梁系统[刊,