The influence of charge characteristics of suspension droplets on the ion flow field in different temperatures and humidity

In order to clarify the charging characteristics of suspension droplets in ion flow field under different temperatures and humidity,the effective charging factor used to characterize the charging characteristics of suspension droplets is introduced in this paper,and a calculation method of charging factor is proposed based on the upstream finite element method(FEM).Then,the charging factor under different temperatures and humidity is calculated,and the analytic expression of the charging factor considering the influence of temperature and humidity is obtained by fitting the calculation results.The influence of suspension droplets on the ion flow field is analyzed.The results show that the charging factor is small and increases little with the relative humidity when the relative humidity is less than 60%,and the charging factor is large and increases rapidly with the relative humidity when the relative humidity is more than 60%.At the same relative humidity,the charging factor increases linearly with the temperature.The influence of charged suspension droplets on the ion flow field can be ignored when the relative humidity is less than 60%and must be considered under high temperature and humidity.The calculation method and analytic expression of the charging factor proposed in this paper can be used to model of ion flow field considering the influence of temperature and humidity and provide technical support for the construction of HVDC transmission lines across high temperature and humidity.

Ion Flow Field Calculation of Multi-circuit DC Transmission Lines

An upwind finite element(FE)based algorithm to calculate the ion flow field in the vicinity of multi-circuit DC transmission lines is described.The initial value estimation and boundary condition are optimized,so details of the transmission lines such as bundle conductors and ground wires can be taken into account in the simulation model.Comparison between measured and computed ground level total electrical field and ion current density shows satisfactory agreement.The ion flow field of a ±500 kV HVDC project with bipolar lines on the same tower is simulated.The total electrical field and ion current density on ground level are compared among different line arrangements.

Influence of Chiral Mean Field on Kaon In-plane Flow in Heavy Ion Collisions

The influence of the chiral mean field on the K+ in-plane flow in heavy ion collisions at SIS energy is investigated within covariant kaon dynamics. For the kaon mesons inside the nuclear medium a quasi-particle picture including scalar and vector fields is adopted and compared to the standard treatment with a static potential. It is confirmed that a Lorentz force from spatial component of the vector field provides an important contribution to the inmedium kaon dynamics and strongly counterbalances the influence of the vector potential on the K+ in-plane flow. The calculated results show that the new FOPI data can be reasonably described using the Brown & Rho parametrization,which partly takes into account the correction of higher order contributions in the chiral expansion. This indicates that one can abstract the information on the kaon potential in a nuclear medium from the analysis of the K+ in-plane flow.

Mean-field effects on matter and antimatter elliptic flow

We report our recent work on mean-field potential effects on the elliptic flows of matters and antimatters in heavy ion collisions leading to the production of a baryon-rich matter.Within the framework of a multiphase transport(AMPT) model that includes both initial partonic and final hadronic interactions,we have found that including mean-field potentials in the hadronic phase leads to a splitting of the elliptic flows of particles and their antiparticles,providing thus a plausible explanation of the different elliptic flows between p and anti-p,K+and K-,and π+ and π- observed by the STAR Collaboration in the Beam Energy Scan(BES) program at the Relativistic Heavy Ion Collider(RHIC).Using a partonic transport model based on the Nambu-Jona-Lasinio(NJL) model,we have also studied the effect of scalar and vector mean fields on the elliptic flows of quarks and antiquarks in these collisions.Converting quarks and antiquarks at hadronization to hadrons via the quark coalescence model,we have found that the elliptic flow differences between particles and antiparticles also depend on the strength of the quark vector coupling in baryon-rich quark-gluon plasma,providing thus the possibility of extracting information on the latter's properties from the BES program at RHIC.

基于风速概率分布与风切变指数的直流输电线路离子流场数值模拟方法

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度。为此,该文提出一种基于风速概率分布与风切变指数的输电线路离子流场数值模拟方法。该方法通过待计算地区的风速数据构建Weibull风速概率分布函数模型,选择风速数据在95%以内的最大临界风速作为参考值,考虑风速传感器的安装高度,根据风切变指数计算场域不同高度处的风速分布,作为离子流场计算中不同高度节点的风速输入量。结果表明,引入风切变指数后的离子流密度与合成电场强度误差分别下降了16.2百分点和3.8百分点,明显优于传统固定风速模型。并以昆明地区某±800kV直流输电线路为例,采用该方法进行了计算。该方法能够有针对性地考虑输电线路所处区域的风速影响,特别是在高海拔高风速地区,可为输电线路在合成电场安全限值下的对地高度设计提供参考依据。

Measurement of surface charges on the dielectric film based on field mills under the HVDC corona wire

The ion flow field on the ground is one of the significant parameters used to evaluate the electromagnetic environment of high voltage direct current（HVDC） power lines.HVDC lines may cross the greenhouses due to the restricted transmission corridors.Under the condition of ion flow field,the dielectric films on the greenhouses will be charged,and the electric fields in the greenhouses may exceed the limit value.Field mills are widely used to measure the groundlevel direct current electric fields under the HVDC power lines.In this paper,the charge inversion method is applied to calculate the surface charges on the dielectric film according to the measured ground-level electric fields.The advantages of hiding the field mill probes in the ground are studied.The charge inversion algorithm is optimized in order to decrease the impact of measurement errors.Based on the experimental results,the surface charge distribution on a piece of quadrate dielectric film under a HVDC corona wire is studied.The enhanced effect of dielectric film on ground-level electric field is obviously weakened with the increase of film height.Compared with the total electric field strengths,the normal components of film-free electric fields at the corresponding film-placed positions have a higher effect on surface charge accumulation.

同塔双回混压直流输电线路感应电特性研究

为了研究同塔双回直流线路感应电压特性,通过COMSOL有限元仿真软件依托安徽省改造完成的直流线路建立了±500 kV/±800 kV同塔双回直流输电线路模型并进行仿真研究。仿真结果表明:电晕所产生的离子流场是停运线路附近产生感应电压的重要因素,雨天以及大风对感应电压亦有较大影响,海拔高度对感应电压影响较小。

高海拔高风速情况下特高压直流输电线路离子流场计算与测量研究

在特高压直流输电线路离子流场的求解中,对于高海拔高风速情况下采用传统算法计算时存在一定偏差,本文研究了高海拔条件对导线起晕场强的影响机理,并基于风速分布规律模型,使用有限元法求解特高压直流输电线路离子流场。本文选择云广±800 kV特高压直流输电线路昆明段作为试验线路,通过试验测量了线路下方的地面合成电场与离子流密度;根据国标规定选择测量设备,并给出了试验中测量点的选择、测量设备布置以及数据采集的方式。据误差分析,数值计算结果与试验数据一致性较好,验证了本文算法的可靠性。同时,分析了风速对地面离子流场分布情况的影响,研究结论表明特高压直流输电线路在高海拔与高风速条件下地面合成电场与离子流密度有超过安全值的风险。

基于不同湿度条件下离子流场数据的颗粒物场致–扩散荷电分离测量方法及其特性分析

为了分析不同湿度条件下离子流场中悬浮颗粒物的荷电特性,提出基于离子流场数据的颗粒物场致–扩散荷电分离测量方法。基于平行平板电极,搭建颗粒物荷电特性测量平台,获得用于表征颗粒物荷电特性的荷电参数。通过对离子流场数据进行处理,实现场致、扩散荷电参数的分离,进而分析湿度对颗粒物荷电特性的影响机理。针对该文使用的燃香颗粒物,实验测量结果表明:相对湿度小于或等于60%时,场致荷电参数和扩散荷电第一参数基本不随湿度发生变化,扩散荷电第二参数随湿度增大逐渐减小;相对湿度大于或等于70%时,场致荷电参数随湿度逐渐增大,扩散荷电参数几乎为0。由于场致、扩散荷电参数随湿度变化规律不同,使得场致荷电、扩散荷电和总空间电荷密度随湿度增大呈现不同的变化规律。颗粒物吸湿性和离子水合反应是导致荷电特性随湿度变化的主要原因。该文提出的场致–扩散分离测量方法可以用于确定颗粒物荷电特性,可为高污染、高湿环境下高压直流输电线路离子流场建模提供理论支撑。

雾霾天气对高压直流输电线路可听噪声影响研究

为研究雾霾对高压直流输电线路可听噪声的影响,提出了计及雾霾影响的高压直流输电线路可听噪声计算方法。首先,建立雾霾天气下高压直流输电线路离子流场的计算模型,考虑了不同雾霾等级对空间电荷、离子迁移率和起晕场强的影响,并给出了用离子流场模型计算导线表面最大电位梯度的流程;其次,分析了可听噪声与导体表面最大电位梯度的关联性;最后,结合分裂导线数、导线不同直径对可听噪声的影响,提出应用范围广泛的可听噪声预测公式,并分析了不同雾霾等级及不同雾霾颗粒物浓度与可听噪声的关系。以±800 kV直流输电线路为例,对其在雾霾天气下的可听噪声进行计算。结果显示,随着雾霾等级提高,可听噪声会随之增大。雾霾中颗粒物荷电是导致可听噪声增大的主要原因,其中PM2.5的影响程度最大。所提出的离子流场计算模型和可听噪声预测公式可推广应用于高压直流输电线路可听噪声评估中,具有较高的工程应用价值。

超特高压交流输电线路电晕对地面电场的影响

为研究超特高压交流输电线路电晕放电对地面电场的影响,改进了基于模拟电荷法的交流线路下离子流场计算方法,并将其应用在交流线路下地面电场的计算中。所提出的改进方法考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算。对三相8分裂1000kV交流线路的地面电场的计算结果表明,对典型1000kV三相交流输电线路参数,考虑电晕时的地面电场比不考虑电晕时增加约5%。子导线半径、分裂间距、分裂根数、相间距、线路高度等线路参数变化时电晕对地面电场有不同程度的影响。

雨滴对高压直流输电线路地面离子流场的影响

HVDC输电线路离子流场的计算对于输电线路的设计和电磁分析具有重要意义,其中降雨条件下输电线路的电磁环境问题尤为突出,然而目前关于雨滴对离子流场影响的研究较少。为此,在Deutsch假设的基础上,针对空间存在的雨滴对离子流场的影响因素,进一步假设雨滴为输电线路新的电荷背景,同时采用雨滴局部畸变电场值替代标称电场值,从而考量雨滴对离子流场的影响效果。实例计算表明,与Teshmont公司的计算结果相比,良好天气下该模型的计算结果与其一致;与良好天气相比,雨天下地面离子流密度与电场的值分别约增大至2倍和1.5倍。

采用有限差分求解高压直流输电线路空间离子流场的新方法

针对高压/特高压直流输电线路空间离子流场及合成电场进行计算,基于P.Sarma Maruvada等人提出的沿电力线弧长坐标求解空间离子浓度的模型,建立变系数微分方程组及其边界条件。对于微分方程组的求解,提出采用有限差分方法,将原微分方程组转化为非线性代数方程组进行求解。该方法降低了方程求解难度,提高了计算速度,并适用于单极性和双极性空间离子流场的求解。

超/特高压交流输电线路电晕损失的数值仿真研究

电晕决定输电线路的电磁环境特性。采用模拟电荷法计算交流输电线路的电晕损失,交流导线用多根线电荷表示,导线表面场强超过起晕场强时令一定量电荷由导线表面发射到空间中。将交流周期分为若干时段,在每一时刻都考虑了导线表面电荷发射、空间电荷运动、空间电荷复合等效应,重复计算若干周期直至离子流场稳定。在已有方法的基础上改进了起晕条件和电荷发射的计算方法,考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可以对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算,进而计算得到线路电晕损失。对三相8分裂特高压交流线路电晕损失计算结果与试验结果有较好的一致性。

风速对特高压直流输电线路离子流场分布的影响

特高压直流(UHVDC)输电线路地面离子流场的大小是检验电磁环境是否超标的重要判据,对不同风速条件下的地面离子流场的分布进行了计算研究。针对离子流场的计算,提出一种改进迭代上流有限元方法,建立了考虑风速影响的离子流场模型。研究了不同风速对±800 k V输电线路离子流场分布规律的影响。研究表明,地面最大合成场强和离子流密度随风速的增大而增加明显,且风速会使其发生一定偏移。考虑风速为8 m/s时,地面最大合成场强比无风增加了12.64 k V/m,且地面最大离子流密度是无风时的2.65倍。水平风速越大地面合成场强和离子流密度的分布曲线和峰值往背风向偏移越严重,空间其他较远处的合成场强和电荷密度变化不大,且空间合成场强与电荷密度的最大值主要分布于导线周围空间。

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅰ)——3维离子流场与电场分布

电晕笼被广泛采用于特高压交流输电线路的电磁环境试验研究。基于模拟电荷法建立了特高压交流电晕笼3维电场计算模型,计算中考虑了有限长导线的端部效应和分裂子导线表面场强的不均匀性,以及笼内3维空间电荷对导线起晕、电荷发射和迁移等物理过程的影响,比2维模型更符合实际情况。按此模型计算了500 kV交流电压下特高压电晕笼试验导线表面附近的3维电场分布,得到了交流周期内子导线表面场强的沿线分布,结果表明端部效应主要影响5 m防护笼内导线表面场强。此外通过电场强度云图分析了空间电荷影响下测量笼截面上的场强分布规律,结果表明场强〉10 kV/cm的区域为子导线表面外侧半径0.1 m范围内,空间电荷则分布于分裂导线外半径1 m的环状区域内,对此区间内电场强度的影响范围在-5~7 kV/cm间。

一种消除Deutsch假设的高精度迭代特征线方法求解高压直流输电线路离子流场

通量线法是求解直流线路离子流问题广泛应用的一种方法,其计算误差主要来自Deutsch假设。该文基于通量线(或称特征线)基本理论,提出一种高精度迭代特征线法。通过迭代计算,在每一步采用新的电场分布重新绘制特征线,逐步修正特征线的方向,从而使特征线法不再依赖于Deutsch假设。结果表明,与传统通量线法相比,迭代特征线方法在求解地面电场与离子、空间离子流分布、通量守恒性及电晕损耗方面均有明显改善。另外,还对两种传统通量线法边界条件的施加方式进行了误差比较与讨论。

交直流输电线路离子流场的时域混合有限元法

高压交、直流输电线路同走廊架设作为一种提高走廊输电能力和节约土地资源的方法得到大力发展。两种线路相互接近时,其电磁环境与交直流线路单独运行时是不同的,因此需要对混合场进行分析从而指导混合线路的设计。在分析混合线路离子流场中,第一次将时域混合有限元法应用于混合离子流场的数值模拟。此外,在数值模拟中高压直流和交流输电线路之间的相互作用被考虑。通过与实测结果以及现有方法相比,证明了所提方法更加适合交、直流线路混合离子流场问题的分析,并且在提高计算效率和精确度的同时获得了无震荡数值解。对不同混合线路配置模型的地面电场和离子流密度进行了数值模拟,通过分析计算结果,总结了混合输电线路电场分布的一般规律。最后,利用所提数值模拟方法对两种典型的全尺寸同走廊输电线路模型进行了分析,进而为工程设计提供参考。

特高压交流输电线路电晕放电对工频电场的影响

目前,中国投入运行的交流输电线路中电压等级最高的已达到1 000 kV,为了精确计算超/特高压输电线路的工频电场,笔者基于模拟电荷法,建立了考虑电晕放电的计算模型。模型中需要计算导线周围离子流场中正负电荷的运动、复合及最终在宏观上达到稳态的过程。空间中任意一点的工频电场由导线内的束缚电荷和空间中的电离电荷共同决定。其创新点在于每根分裂子导线单位长度的电量仅用一个模拟线电荷等效代替。与现有文献中仿真结果的比对验证了文中计算模型的正确性。对1 000 kV三相8分裂交流输电线路的算例进行仿真计算,并与测量数据对比分析,得出电晕放电使地面工频电场增加约5%的结论。

特、超高压交、直流并行输电线路周围混合电场的测量方法

由于交、直流并行输电线路周围电场既有直流分量,又有交流分量,为混合电场,传统的仪器无法直接开展测量工作。为此,在分析现有直流线路地面电场测量装置(旋转伏特计)、地面离子流密度测量装置(离子流板)测量原理的基础上,研究了交、直流混合电场下已有测量设备输出结果的频谱特征,建立了交流和直流电场与测量结果频谱的对应关系,从而提出了交直流并行输电线路下同时考虑直流和交流分量的地面电场和离子流密度测量方法。在缩尺模型下的实际测量和分析表明,所提出的交、直流混合电场下地面电场和离子流密度的直流和交流分量测量方法是有效的。