不均匀温度场下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空分析

为了解不均匀温度场作用下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空原因,依托高原山区某跨径430 m的钢管混凝土拱桥,进行强辐射、大温差联合作用下拱肋拱顶节段足尺模型试验,分析模型温度场分布,并对该不均匀温度场作用下管内混凝土脱空机理进行研究。结果表明:钢管混凝土拱桥水化阶段和运营阶段径向温度场可简化为多段式折线变化规律。14:00时刻,水化阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)先减小后升高再减小,在距向阳侧界面D/8~3D/8处(D为钢管内径)存在一个大温差面,运营阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)呈先减小后不变再增加的非对称分布规律,从钢管混凝土界面至距其D/8处温度变化大。混凝土水化阶段和运营阶段管内混凝土脱空机理为:在温度场作用下钢管混凝土界面最大纵向应力差分别高达82.6 MPa和61.95 MPa,最大界面径向拉应力分别为0.8 MPa和2.06 MPa,均超过钢管和混凝土间的粘结强度。

C_(4)F_(7)N-air混合气体在稍不均匀和极不均匀电场中的工频绝缘特性分析

近年来,作为SF_(6)有效替代气体之一,七氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)因其优异的电气性能和物化特性而受到关注与讨论,然而由于C_(4)F_(7)N的液化温度较高,需要与低液化温度的缓冲气体并用。选择空气作为缓冲气体,在稍不均匀电场与极不均匀电场下,通过工频击穿实验研究气压、混合占比和电极间隙对C_(4)F_(7)N-air混合气体工频击穿电压的影响。结果发现:C_(4)F_(7)N-air混合气体在两个电场下的工频击穿电压随着电极间隙的增大而近似线性增加,在极不均匀电场下,出现明显“驼峰”效应,混合比为8%~16%的C_(4)F_(7)N-air混合气体工频击穿电压可达到同条件下SF_(6)的67%~86%。在稍不均匀电场下,8%C_(4)F_(7)N/92%air混合气体的绝缘强度约为同条件下SF_(6)的0.8倍。混合比为12%~16%的C_(4)F_(7)N-air混合气体具备与SF_(6)相等的工频绝缘强度。总结:与SF_(6)对比,C_(4)F_(7)N占比为8%~16%的C_(4)F_(7)N-air混合气体具备替代SF_(6)气体的潜力。

HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体工频击穿及分解特性实验研究

近年来,由于HFO-1234ze(E)具备良好的环保特性和优良的绝缘性能,被认为有较大潜力应用于中低压设备中。目前针对该气体的试验探究相对比较少。文中首先计算了不同气压下HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体的液化温度,然后利用气体绝缘性能测试平台,分别探究了气压、混合比对HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体绝缘特性的影响,并讨论实际工程应用中的最优混合比和气压值,再采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对分解产物进行定性分析,同时对分解产物进行了仿真计算。研究结果表明在不同均匀场的条件下,HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体的绝缘性能均随着混合比的提升而提高,击穿电压呈近似线性增长;在混合比保持不变的条件下,提高气压能够显著改善HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体绝缘性能;同时在0.3 MPa条件下,20%~25%体积分数的HFO-1234ze(E)不仅具有良好的绝缘水平,而且受到电场不均匀度的影响相对较小,适用于实际工程应用。HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体具有良好的自恢复绝缘特性,分解的产物主要为氢氟化碳(HFC)和碳氢化合物(HC),仿真结果表明分解产物较为稳定。综合实验和仿真计算结果表明HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体有潜力替代SF6气体应用中低压绝缘设备中。

某型航空发动机排气温度场测量

航空发动机排气温度是整机试验过程重要的监测参数,探讨了热电偶测温原理,提出两种等环面分布热电偶温度传感器温度场测量方案,并对两种方案进行对比分析,获得了发动机在慢车、节流和最大状态下的排气温度场分布情况。分析可知:慢车状态不均匀度较大,随发动机状态升高,温度场均匀性越好。排气温度场在径向和周向均存在高温区,最高温度出现在径向高度2/3处。试验方案可为温度场测试试验开展提供参考。

稍不均匀电场空气间隙击穿电压计算的新方法

空气间隙的击穿电压是高压输变电工程外绝缘设计的重要依据,而电场分布均匀性是间隙击穿电压的主要影响因素之一。为此,提出了一种基于电场分布特征参数和支持向量机的空气间隙击穿电压计算新方法。采用该方法对球隙和球–板间隙2种稍不均匀电场空气间隙的击穿电压进行了计算,并与基于流注起始判据的计算结果和试验结果进行了对比。以试验结果为基准值,提出的方法对球隙和球-板间隙击穿电压计算结果的平均绝对百分比误差分别为1.64%和1.62%;而流注起始判据计算结果的平均绝对百分比误差分别为1.03%和5.26%。为获得精确的计算结果,随着电场分布不均匀性的增大,流注起始判据中的临界电荷数需进行修正,而这缺乏具有普适性的修正方法。提出的方法为输变电工程间隙击穿电压的获取提供了一条可能的新途径。

长期运行复合绝缘子憎水性的非均匀变化特性

研究绝缘子不同部位的憎水性状态及其影响因素对整支复合绝缘子的憎水性测试及判别具有指导意义。为此,以4串现场运行后的复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角方法对整串绝缘子系统地进行憎水性测试。由测试结果可知,整支复合绝缘子的憎水性分布是不均匀的,主要表现为沿串不同伞裙、同一伞裙不同区域的憎水性不同。绝缘子沿串憎水性分布与沿串电场强度分布规律一致;对于同一伞裙,其上、下表面的憎水性存在差异,且其不同方位的表面也有差异,并存在憎水性相对最差的一个方位。进一步分析发现,绝缘子表面放电是造成运行复合绝缘子憎水性下降的主要因素,而长期紫外辐射及污秽作用会引起表面憎水性能的劣化。

凸舌油槽对摆线转子泵脉动特性的影响

为了改善摆线转子泵流场脉动特性,建立一种具有增加极限进出油面积的凸舌油槽结构模型。采用数值模拟方法,对凸舌油槽结构的摆线转子泵模型内部流场进行计算,分析了凸舌油槽结构对转子流体内部齿顶处、齿根处及最大啮合容积处压力脉动的影响,研究了转子轴向压力不均匀度以及轴向流场特性。结果表明:凸舌油槽结构能够有效改善摆线转子泵流场压力脉动;在齿根处压力脉动下降约25%,最大啮合容积处压力脉动下降约54. 2%,对齿顶影响不大;齿根处轴向不均匀度约3. 5%,齿顶处约17. 9%,最大啮合容积处约3. 1%;齿间容积越小,轴向流动阻力越大,使得高压流体沉积,导致轴向存在不均匀度。

软硬不均地层盾构隧道管片力学行为研究

盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。以深圳地铁5号线软硬不均地层盾构隧道施工为研究背景,通过现场测试,对衬砌所承受的轴力和弯矩进行分析,以此来探究盾构隧道管片的力学特性。研究结果表明:软硬不均地层侧压力系数和抵抗变形的能力不同,导致试验环左右两侧土压力并不对称,同时拱顶压力比拱底压力大得多。管片刚拼装上时,试验环内力较小;当管片脱出盾尾时,其内力达到最大值;稳定后的管片内力一般相较刚脱出盾尾时稍小。在水压力计刚装上后,各测点水压力值逐渐增大,大约2 d左右,孔隙水压力值趋于稳定。

不同比例复合电压下油纸绝缘针板电极模型的局部放电特性研究

作为直流输电系统最重要的设备之一,换流变压器的绝缘状态对直流输电系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。其阀侧绕组不同位置需要承受不同交直流分量比例的复合电压。而现有研究主要针对1:1复合电压比例,其他电压比例研究较少。文中基于脉冲电流法与恒定电压法,建立了复合电压下油纸绝缘局放实验平台,研究了1:1、1:3、1:5和1:7交直流比例复合电压下针板电极有油隙模型、针板电极沿面强/弱垂直分量模型的局放起始放电电压、谱图特性和放电典型特征。结果表明:沿面强垂直分量模型的起始放电电压明显低于弱垂直分量模型;PRPD谱图中局放分布范围较广,放电多位于正半周交流电压的上升沿与峰值周围;针板电极不同模型的Q_(ave)、F_(nc)与F_(eqave)随直流分量的增加有不同的增减趋势。

基于流注起始判据的球—板—球短空气间隙击穿电压计算

典型电极结构的击穿电压是外绝缘设计的重要依据,许多学者对此进行了大量的研究,而实际上高压输变电工程中常常需要分析悬浮导体的影响。为此,文中在考虑悬浮导体的基础上,采用Raether-Meek判据、临界电荷判据和光电离判据等3种流注起始判据对球—板—球短空气间隙的击穿电压进行了计算,并开展了工频耐压试验作为对比。结果表明,对稍不均匀电场球—板—球短空气间隙,计算结果与试验值吻合良好,所有计算结果的相对误差和平均绝对百分比误差分别在7.5%和4%以内;其中,基于光电离判据的计算结果精度最高,平均绝对百分比误差仅为2.5%。研究证明了流注起始判据在一定范围内的有效性和推广价值,并有助于阐述稍不均匀电场组合空气间隙的放电机理。

稍不均匀电场中低气压击穿的起始路径研究

稍不均匀电场间隙的起始击穿路径问题对于气体放电触发以及电极表面削蚀有重要意义.为研究低气压击穿工况中起始路径的位置规律,本文建立了一种基于蒙特卡罗碰撞模型与电子运动轨迹假设相结合的路径判断模型(determination of the critical path模型, DCP模型),并以2种电极装置的击穿试验来验证DCP模型的正确性.通过负电极表面的痕迹捕捉和击穿电压的测量可以分别验证DCP模型对起始击穿路径和击穿电压的计算能力.根据试验结果,起始击穿路径在不同压强或流率下会发生转移,且转移趋势与计算结果相符;同时, DCP模型对击穿电压的计算误差不超过7.9%,可初步验证DCP模型的计算精度.在此基础上,利用DCP模型对其他4种典型的电极装置进行数值计算,发现全部击穿案例都存在一些共性:随着间隙压强或流率的升高,最小电压区域((pd) min过渡区)的起始路径转移频繁,并伴随击穿电压上下波动,近似持平,且起始路径几乎都服从较长路径向较短路径的转移规律.最后,通过DCP模型的数值分析,揭示了上述起始路径相关规律的内在机理.

稳态非均匀温度场中孔型零件变形研究

当处于稳态非均匀温度场时,孔型零件热变形要考虑热应力产生的形变对其变形量的影响.用热弹性力学的方法推导了由热应力和自然膨胀所产生的孔型零件在稳态非均匀温度场中的热变形公式,实验结果也证实了公式的实用性.

电站锅炉SCR脱硝系统现场运行优化

对某电厂600 MW机组选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)装置进行了现场运行优化试验研究。通过对喷氨系统进行优化调整以改善催化剂出口NOx和NH3质量浓度分布,现场试验结果表明:A反应器出口NOx质量浓度分布的均匀性有了明显的提高,其相对标准偏差由46.4%减少到14.8%;NH3与NOx物质的量之比偏差也明显减少,有24个测点(80%)的NH3与NOx物质的量之比在±5%的范围内;相应的,在确保氨逃逸不超标的情况下,脱硝率由77%提高到82%。

气氮热沉流场均匀性模拟研究

热沉是空间环境模拟器中的重要分系统。文章主要介绍了热沉主管、支管、支管间距等关键结构因素是怎样影响气氮热沉流场的均匀性。研究方法采用目前常用的数值模拟,在计算机上借助成熟的有限元分析软件(ANSYS)实现模拟计算的过程。在计算时选用ANSYS中的Fluent计算模块,计算模型采用的是K-#模型。通过模拟计算,得到这些关键结构因素对气氮热沉流场均匀性影响规律。利用这些规律,为热沉结构设计提供参考依据,同时为研发出性能优越的环模设备做出贡献。

面向辊形磨削的热带钢连轧机工作辊热变形研究

热带钢连轧机工作辊下机后尚未完全冷却即进行磨削,残存的不均匀热变形导致磨削的工作辊辊形在空冷一段时间上机时很难达到工艺设定值。针对热辊形不易测量的特点,制定合理的物理测量方式,准确地测量了工作辊下机后的温度分布和热辊形。考虑复杂的工作辊换热边界条件,采用有限差分法对工作辊空冷时的温度场和热变形进行了数值模拟,计算结果与测试结果吻合良好。对工作辊下机后不同时刻的热变形进行仿真,通过将目标上机辊形和磨削时热辊形叠加来设定磨削辊形,为实现合理的辊形磨削提供了依据和计算方法。

车用燃料电池空压机高速高温转子结构强度分析

针对燃料电池空压机转子设计中存在结构强度和温升破坏风险,通过有限元建模仿真方法,剖析了护套与永磁体间过盈量、护套厚度以及转轴空心孔内径等关键参数对转子受力的影响。结果表明,增加过盈量和护套厚度有利于提升转子强度;同时增大护套厚度并减小空心孔半径有利于转子最高许用工作温度提升;护套和永磁体的应力极值主要受最高温度的影响。

非均匀温度场中厚壁圆筒变形研究

厚壁圆筒工作时多处于非均匀温度场中,厚壁圆筒在非均匀温度场中的热变形理论要考虑热应力产生的形变对其变形量的影响。用热弹性力学的方法推导了由于热应力和自然膨胀所产生的厚壁圆筒在非均匀温度场中的热变形公式,实验结果证实了公式的可用性。

软土区地铁不同类型轨道振动测试分析

软土区地铁隧道结构在列车荷载作用下,工后沉降问题已引起广泛关注,而考虑不均匀沉降下的轨道动力特性实测研究却未见报道。以浙江省某地铁隧道为研究对象,对该隧道两个轨道断面进行了隧道沉降变形观测和钢轨竖向振动测试。基于监测结果,分析了两断面沉降变形和振动实测结果的差异,并对软土区地铁轨道型式进行优选分析。研究结果表明:理论模型计算与振动实测结果量值相当,但理论计算模型未考虑不均匀沉降及轨道弯曲效应,较实测值小;钢弹簧浮置板轨道钢轨振级比普通整体式轨道小10 d B;钢弹簧浮置板轨道固有频率较普通整体式轨道低,列车经过时,较早达到振动峰值,列车经过后,较晚恢复平息;整体式轨道振动对周围土体的扰动大于钢弹簧浮置板轨道,因前者沉降值大于后者,沉降值变大又会进一步加大振动影响。为确保良好的运营条件,建议软土区不均匀沉降工况下采用钢弹簧浮置板等减振轨道型式。

非均匀磁化条件下铁磁材料内部的磁场分布

铁磁材料内部磁场分布的计算是漏磁通无损检测的基本问题之一。本文首先分析了磁场分布研究的现状和存在问题,利用偿试函数的方法建立了非均匀磁化条件下磁导率μ-H 关系的数学模型,给出了漏磁通无损检测中常用的 U- 型永磁体磁化的材料内部的磁场分布的近似数学表达式,最后作了讨论并指出待解决的问题。

磁场作用下铁电极的不均匀阳极溶解

采用电化学方法以及扫描电镜形貌观察研究了磁场对铁在硫酸溶液中的阳极溶解的影响 .恒电位极化测试结果表明 ,随外加阳极电位的增加 ,磁场的存在将加速阳极溶解 ,使振荡态或钝态变为活性溶解态 ,维持钝态 .于特定电位下与重力方向平行的电极表面两侧将因局部溶解加速而出现凹陷 .