TEA CO_2激光器预电离结构电极系统的电场研究

高功率气体激光器的非对称复杂电极系统中,电极参数的变化以及预电离结构的引入将会使所设计的均匀电场发生具体的改变。采用高精度有限元方法,对这类复杂电极系统进行建模并且计算其电场分布,根据分析结果更合理地指导激光器设计。对一种典型的非对称复杂电极系统TEA CO2激光器,应用该方法并结合了预电离过程,研究了引入预电离器导体和变化电极形状对电极表面的电场强度起伏和放电空间的均匀电场面积产生的影响。结果表明:通过这种预先模拟,合理选择电极构型参数和预电离结构安装位置,可以产生性质较好的均匀电场以及效率较高的激光输出。

TEA CO_2激光器非对称电极系统的电场分布

设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明:这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO2激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。

应用有限元方法计算含有电位悬浮导体的电场分布

基于有限元方法，提出计算含有电位悬浮导体电场分布的最小能量法和部分电容法，对电荷守恒法进行了研究。应用上述三种方法对算例进行计算表明，计算结果与导电纸实测结果相吻合，验证了文中方法的正确性。

电极表面孤立凸出物处的最大电场E_(max)

给出电极表面孤立凸出物处最大电场E_(max)X计算公式的导出过程。

Quadratic Shepard插值法在TPC探测器电场计算中的应用

获得准确、连续性好的电场分布数据是开展时间投影电离室(TPC)探测器模拟计算的重要基础。本文基于常用的有限元程序ANSYS,实现了TPC探测器3D电场计算及电场数据在探测器模拟程序GARFIELD中的读入。采用Quadratic Shepard插值法,对电场数据进行了插值处理。计算结果表明,Quadratic Shepard插值法能在周围插值点分布极端不均匀情况下获得较为准确的结果。Quadratic Shepard插值法解决了GARFIELD程序对有限元计算中元素单元类型的依赖问题,适用于包含细丝等复杂结构的TPC探测器的3D电场计算及模拟优化。

三相线电极工频电场强度仿真方法研究

以变电站断路器与隔离开关连接线为例,建立了三相水平连接线工频电场强度数学模型,基于模拟电荷-矩量法对距离地面1.5m高处平面内的工频电场强度进行仿真计算,得出地面附近的电场强度主要由竖直方向分量决定,其分布特点与无限长三相线的电场强度类似;导线间距及导线距地面高度不同,电场强度也会发生变化的结论。为此,提出了导线安装设计建议,即考虑电极间的电场强度,适当增加导线架设高度。

TPC气体探测器研究

开展时间投影室(TPC)气体探测器的研制工作:1)设计了探测器漂移区场笼结构,通过设计与优化印刷电路板等梯度势电极的精确位置构建,获得了均匀的电场分布;2)探测器雪崩放大区通过构建3层细丝电极实现;3)探讨了多层多根细丝电极的电场分布计算、电极焊接安装工艺、电极细丝张力维持、探测器不同工作状态转换等工艺技术;4)采用DPC电阻阵列法对探测器的信号读出部分进行简化,实现20路×20路接收电极输出简化为4路输出,并进行了位置刻度试验;5)利用研制的探测器开展了宇宙射线入射信号的测量,获得了真实有效的输出波形,测量波形结果与模拟结果基本一致,并取得了电离事件的有效二维位置分布.本工作可为类似TPC探测器的研制及试验提供经验积累和技术借鉴.

细丝电极周围电场有限元计算

细丝电极是气体探测器中常见的结构单元.针对单丝状电极结构,利用ANSYS有限元程序,构建3D几何模型,得到丝状电极周围电场分布数据.结合Quadratic Shepard插值方法,通过优化有限元网格单元尺寸,获得在较高数据准确度下的适合于丝状电极的最优有限元单元节点数目.该计算方法应用于具有10根细丝电极结构的3D电场计算,获得了准确的计算结果,并为多丝状气体探测器的3D电场计算提供借鉴.

感应电场强度的测量与计算方法研究

在电力工程实际中,电场强度作为一项重要的技术参数,其值测量的准确性对工程质量精度有着较大影响。如何在工程实际中获取准确的电场强度测量值成为学者研究的重点。本文在介绍各类感应电场强度计算方法与电场强度测量仪器的基础上,分析出工程中影响感应电场强度测量准确性的影响因素,为进一步提升感应电场强度计算的准确性提供依据。

用磁型格林函数法构建平行板波导波函数和电场公式

各种格林函数的表达式可用微分方程理论中的通常方法来推导,索末菲首先引用欧姆-瑞利方法,或者称为本征函数展开法,对并矢格林函数问题进行了研究,认为此种方法较其他方法是一种更为有效地解决并矢格林函数问题的数学工具。基于直角坐标系构建合理的矢量波函数并研究其正交和归一化性质,采用欧姆-瑞利方法,推证出了适用于平行板波导的第二类磁型并矢格林函数,并获得了计算平行板波导的电场公式。

基于有限元和神经网络方法对220kV盆式绝缘子屏蔽罩结构优化设计

针对GIS中盆式绝缘子,提出了一种优化其屏蔽罩结构参数的方法。这种方法首先运用有限元方法对盆式绝缘子建立模型,并进行电场计算,然后以此确定了盆式绝缘子屏蔽罩结构优化目标;在此基础上,引入神经网络算法,利用BP神经网络拟合了屏蔽罩各结构参数与优化目标之间的关系,对屏蔽罩的结构参数进行了优化设计,得到最优结构参数,克服了传统穷举法计算量大、消耗时间长的缺点。实验结果表明,安装优化后的屏蔽罩,可以大大降低盆式绝缘子沿面最大场强,有效改善盆式绝缘子沿面电场不均匀程度。

大电流稀土电解槽三维电场的数值仿真

以15 kA稀土电解槽为研究对象,建立了稀土电解槽三维电场的数学模型,利用COMSOL软件对稀土电解槽内部不同极间距下的电场进行了模拟计算,得出了不同极间距下的三维电场分布图,并对结果进行分析。结果表明:从阴极至阳极电势逐渐递增,圆弧处阴极与阳极间的电势线较为密集,电势高,阴极与阴极间的电势线较为稀疏,电势低,约为5.5 V,且最佳极间距75 mm。