两种常见接地极电流分布的探讨

针对目前接地极电流分布计算方法较为复杂等的不足,从电流场和静电场的等效性出发,探讨了水平直线和并联垂直型2种常见形状接地极导体中电流分布不均匀的问题,提出了计算电流分布的一种简化方法。根据电流场和静电场的等效性,将接地极等效为有限长的线电荷模型,根据力学平衡计算了模型上的电荷分布,由此得到入地电流沿接地极轴线的分布规律。结果表明,对于水平直线型接地极端部电流是中间部位的数倍,倍数随接地极长度的增加而增大;对并联的垂直接地极,电流分布的不均匀度随接地极根数的增加而增大,导体的利用率也随之降低。

船舶轴频电场等效源强度计算方法

为了利用水平时谐电偶极子对实际船舶的轴频电场进行建模,需要确定等效偶极子的源强度和位置。针对安装有外加电流阴极保护系统的船舶,通过分析轴频电场产生的物理机理,明确了等效源是两个方向相反的水平时谐电偶极子叠加的结果。在此基础上,提出一种轴频电场等效源强度计算的实用方法,即可通过反演测量静电场得到的静态偶极子源强度、轴频电场信号包络最大值与静电场信号幅值的比例系数综合确定,且等效源位置与静电场偶极子的位置相同。船模试验证实了所提方法的有效性。

双极HVDC线路离子流电场计算及影响因素

高压直流输电线路运行时电晕形成的独特离子流电场对环境的影响已成为线路设计和环境影响评价的重要内容,而离子流电流密度和电场强度是表征离子流电场的重要特征参数。为此运用解析法计算了地面最大离子流电流密度和最大电场强度分布并分析了导线设计参数对它的影响。研究发现,运行电压较高时,导线高度、极间距是影响离子流电场的主要参数,与美国电力科学研究院的半经验公式法表达的规律一致。

基于电流线等效的潜艇磁场估算与仿真

根据潜艇水下腐蚀相关电磁信号的产生机理,该文提出可采用由电偶极子首尾相接而成的电流线对其进行模拟。分别采用边界元建模及电流线建模方法对潜艇模型的水下静态电场进行计算,对比分析结果表明,将电流线作为对潜艇水下腐蚀相关静态电磁信号进行估算的数学模型是可行的。在此基础上,结合分层导电媒质中水平直流电偶极子的磁场表达式,对潜艇腐蚀相关静态磁场在全空间中的分布特征进行了仿真分析。结果表明,空气中潜艇腐蚀相关静态磁场近场量值可测,分布特征明显,可用于航空探潜;海水中潜艇腐蚀相关静态磁场远场按距离的平方反比衰减,可用于消磁潜艇的远程探测。分析所得典型结论为进一步的应用研究奠定了基础。

基于混合模型的舰船腐蚀相关静态电、磁场

为研究舰船水下腐蚀相关静态电场、磁场的分布特征,提出了以舰船水下标量电位为线索,对舰船进行混合建模,即将舰船等效为水平电流线和离散三分量电偶极子的组合,通过测量舰船下方某平面上的标量电位分布,对混合模型中的未知结构参量进行拟合,以建好的混合模型为基础对舰船水下腐蚀相关静态电、磁场进行研究.在实验室中模拟海洋环境,利用1∶100船模对建模方法进行了验证,并以建好的混合模型为基础,计算了船模水下腐蚀相关静态电、磁场的分布特征.实验结果表明混合模型结构简洁、实测数据量小、建模计算量小、模型稳定,比较适合用于舰船腐蚀相关静态电、磁场分布特点的研究.

船舶静电场在船舶跟踪定位中的应用

来源于腐蚀防腐电流的船舶静电场具有明显的分布特征,并含有位置信息,可以用来跟踪船舶。论文研究了利用船舶静电场信号对船舶进行跟踪定位的可行性。文中首先建立了船舶运动的状态空间模型,利用点电流法为船舶静电场信号建模,并将船舶等效为点电流阵列;然后分析介绍了4种卡尔曼滤波算法的异同;最后结合Beasy数据,利用仿真对比经典卡尔曼滤波在电场跟踪中的适用性。仿真结果表明,采用船舶静电场信号可以有效地对船舶进行跟踪,具有较好的应用价值;在经典卡尔曼滤波算法中,扩展卡尔曼滤波具有更好的适用性。

舰船水下标量电位的混合建模研究

针对舰船水下电、磁场分布特征,提出对舰船水下标量电位进行混合建模研究,也就是以水下标量电位为线索,将舰船等效为水平电流线和几个离散的三分量电偶极子的组合,通过测量舰船下方某平面上的标量电位分布,拟合出混合模型中的未知参量.在实验室中进行了验模,结果表明该方法中待定参数少,实际测量容易进行,计算量小,模型稳定,比较适合用来对舰船水下静态电、磁信号进行模型研究.

轴频电场与静电场一体化腐蚀相关电场隐身方法研究

为降低舰船腐蚀相关电场信号,分析电流补偿方法对轴频电场信号和主动轴接地(ASG)技术对静电场的影响,基于电流补偿与ASG之间的关系,提出轴频与静电场一体化的电场隐身控制方法。把ASG系统的补偿电流值视为船体的轴电流值,并将电流补偿方法中补偿电流与轴电流之间的比值κ作为电流控制量,实现了先轴频电场隐身、后静电场隐身;研制轴频电场与静电场一体化电场隐身控制原理样机,通过模型试验和海上试验结果对轴频电场与静电场一体化控制方法的性能进行检验。结果表明:该方法能够有效降低静电场与轴频电场信号。

强磁场下电磁振荡对Al-6Si合金初生α-Al相的影响

研究了在稳恒强磁场和低强度工频交变电流复合作用下产生的电磁振荡对Al-6wt%Si合金初生相尺寸分布的影响规律。结果表明:电流密度一定时,随磁场强度增大初生α-Al逐渐向颗粒状组织转变;磁场强度一定且小于4T时,随着电流密度的增加,初生α-Al相的尺寸缓慢增大,分布在大尺寸区段范围内的比例逐步增加;当磁场强度达到4T时,初生相α-Al的大小随电流密度的变化不明显,分布在各个尺寸区段范围内的比例基本上不变化。电磁振荡力的搅拌作用和空化效应是α-Al转变的主要机制。

层流介质中曲面螺旋桨旋转对腐蚀静电场的影响

为了研究实际海水环境下螺旋桨转速及海水流速对舰船腐蚀静电场的影响,提出了一种层流介质条件下腐蚀静电场的求解方法.结合流体力学及电化学相关理论,建立层流状态下的曲面螺旋桨旋转模型,利用动量积分法和电化学方法分别求解层流介质下曲面桨叶表面的边界层厚度和极限腐蚀电流密度,基于该电流密度建立电偶极子模型对腐蚀静电场进行求解,并通过实验验证结论的正确性.结果表明:层流状态下,静电场的幅值大小随着螺旋桨转速及介质流速的增加而增加,在流速及转速较小时,理论数据与实验数据拟合程度较好.

三维地电体的静电场数值计算

为解决直流电法中三维地电体静电场的计算问题,通过静电类比,把稳定电流场的计算换为相应的静电场计算,再利用模拟电荷法求解。采用模拟电荷法建立了可以模拟稳定电流场的方程组,利用点电荷作为模拟电荷解决了三维地电体静电场数值模拟问题,编制了模拟计算程序。对球体这一典型的地电模型进行了模拟,结果与理论值相比较理想。该算法解决了以往求解静电场算法复杂、剖分困难等问题,可为电法勘探的正反演理论研究提供依据。

地球磁场起源之粒子起电问题研究

粒子起电问题是解决地球磁场起源中固体地球内部电流形成问题的关键之一。通过引述电化学领域二相流起电机制,建立了有利于分析地球磁场起源的固体地球内部物质流动的双电层模型结构,即液/液界面双电层模型和液/固界面双电层模型,分析了地球外核物质流动及流动起电问题。在地球运动动力和运动定律作用下,地球外核物质的定向移动是形成地下电流、产生磁场的直接原因。研究了形成地磁场电流的一般算法及影响因素,探讨了"静电"的"动电"本质,讨论了双电层模型的适应性、起电电荷电性变化、局部气旋电流、磁异常等问题。指出固体地球内部物质起电电荷电性的改变是地磁场极性倒转主要原因。

电偶腐蚀下非稳态扩散瞬时静电场分析

为分析在浓差极化条件下非稳态过程中的静电场分布情况,在斐克第二定律的基础上利用拉普拉斯变换求解电极表面氧浓度随时间的变化。通过法拉第定律分析受氧浓度控制下的电偶腐蚀电流密度,在此基础上利用电流元模型求解电解质溶液中任意位置处产生的瞬时电位及静电场强度,并通过实验验证结果的正确性。结果表明:浓差极化下的非稳态扩散传质产生的静电场及电位会随着时间的增加而逐渐减小,并最终达到稳态,且电流密度会随着氧的浓度减小而减小。

海床倾斜水域潜艇水下标量电位分布特征分析

为探索潜艇处于复杂水域时水下标量电位的分布,将海床倾斜水域作为切入点,在利用镜像法推导出海床倾斜水域潜艇水下标量电位的分布表达式后,对水下电位的分布特征进行仿真分析,并与传统平行分层环境下电位分布进行对比。研究表明:海床倾斜水域潜艇水下电位分布特征明显,量值可观,可用于潜艇的探测与定位;小角度范围内,改变海床倾斜角度和海水电导率,所研究水域电位分布特征的区域性不变,其量值随海床倾斜角度增大呈线性增加,随海水电导率增大呈非线性衰减;相比于平行海床水域,海床倾斜时不存在电位为0的场点,且沿偶极矩方向的对称性丧失。研究结果为进一步研究更为复杂水域潜艇腐蚀相关电场的场分布问题奠定了基础。

非均匀介质中微侧向测井仪器的三维有限元数值分析

在这篇文章中，分析了一个具有井眼的非均匀介质中似稳电流场的边值问题。采用了三维有限元的直接解法求解三维似稳电流场；给出了微侧向测井仪器的电极表面电流分布、假几何因子以及８英寸井眼的泥饼校正曲线；求出了在具有倾斜地层条件下，微侧向测井仪器对界面的响应。数值结果与发表的文献非常吻合，从而证明了这种方法的正确性。因此，它为新的仪器研制和微侧向测井解释提供了可靠的数据和理论依据。

静电场与恒定电流场的转化与统一

本文讨论静电场和恒定电流场。目前教材中这两部分是完全独立的。正是爱因斯坦的相对论把两者统一起来,即没有绝对运动,也没有绝对静止。文中把电流J和电荷ρ看作统一的四维矢量。研究表明:在运动坐标x'o'y'系中,电介质内可以存在电流J;而导电媒质内则可存在电荷ρ(尽管极小),这就是静电场与恒定电流的相互转化和统一。文中还涉及Poynting矢量S的佯谬。

医疗设备与接地

本文从雷击、人体静电、交变电场、高频干扰四个方面对医疗设备的影响 ,阐述了医疗设备必须良好接地的原因。

静电正离子辐射对蔬菜生长的促进作用

进行了静电正离子辐射所形成的“大气电场”和“大气电流”对蔬菜（植物）生长影响的实验研究，试验表明人们能够通过对正离子密度的有效控制达到促进蔬菜生长和增产的效果。

MOSFET静电场传感器电场-电流特性的研究

MOSFET静电场传感器是一种固态传感器,没有任何机械移动部件。文中研究了MOSFET静电场传感器的电流-电压特性和电流-电场特性。在给定的电场下,电流-电压特性曲线分为了两部分:非饱和区和饱和区。当MOS-FET静电场传感器工作在非饱和区时,漏-源电流的变化量ΔIDsat与测量电场成正比。但MOSFET静电场传感器工作在饱和区时,漏-源电流的变化量ΔIDSat与测量电场成非线性关系。但是,当测量电场比较小时,漏-源电流的变化量ΔIDS与测量电场成正比。

基于水平电流线的潜艇运动感应电场分析

潜艇的金属壳体运动时,会因切割地磁场产生感应电动势,而产生感应静电场。分析了海水中水平电流线电场,在此基础上,将潜艇简化为圆柱形,建立基于水平电流线的感应静电场模型,获得了电场三分量表达式。以日本"苍龙"号潜艇为例进行了感应电场的仿真,分析了艇体上下方感应静电场。仿真分析结果表明,感应电场具有量值可测、分布特征明显的特性。