直流复合绝缘子积污特性的数值模拟研究

为研究直流电压下复合绝缘子积污特性,以复合FXBW-110/120-2绝缘子为研究对象,利用COMSOL数值模拟软件中的湍流模块、静电模块以及流体流动粒子追踪模块,对垂直悬挂、直流电压作用下的绝缘子表面积污特性进行了数值模拟研究,并与相关文献的试验结果进行了对比,分析了风速和污秽粒径对其表面积污特性的影响。结果表明:数值模拟结果与试验结果在数量级上吻合得较好。与不加电情况比较,施加90 k V直流电压时,靠近高压端的2号伞裙、绝缘子中段的5、6号伞裙以及靠近低压端的11号伞裙的积污量增量较大,呈"W"型分布。复合绝缘子表面积污量随风速的增大而增多,随粒径的增大呈现先减小后增多的趋势。     

低风速下瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟研究

为探讨瓷三伞绝缘子表面积污规律,以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL模拟了其风洞条件下的积污特性,并与风洞试验结果进行了对比,结果验证了此方法的可行性。藉此,用该方法研究了该绝缘子自然条件下的积污特性与沿伞裙积污分布规律。结果表明:绝缘子表面积污直交比随风速增大而减小,随粒径增大而增加;与交流电和不带电情况相比,直流电作用下其表面整体积污量及其增长速度更大、更快,而前两种情况下,积污量相当,且基本不随粒径变化;小风速大粒径直流电作用下的绝缘子沿伞裙表面积污量呈不规则"U"形分布;随风速增大、粒径减小,"U"形分布特性逐渐消失。     

强风环境110kV下XSP-160型瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟

研究110 kV强风环境下绝缘子积污特性,有利于减少污闪事故发生,保证我国西北电网及电气设备的安全运行。以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL软件对本校风洞条件下该绝缘子积污特性进行数值模拟,将模拟结果与其风洞试验结果进行对比表明:两者在数量级及变化规律上一致,验证了该模拟方法的可行性。研究了110 kV强风环境下该绝缘子的积污特性,分析了风速、粒径、电压类型对其积污量的影响。结果表明:在直、交流电压作用时,该绝缘子表面整体积污量趋势均随风速的增加而降低;同一风速及相同电压作用时,其表面整体积污量及其增长率均随着粒径的增加而增加;与交流电压作用比较,直流电压作用下,同一(风速、粒径)条件下其表面整体积污量大,且积污直交比随风速增大而逐渐减小;20μm粒径时,不同风速及电压类型作用下,积污沿伞裙均呈"U"型分布,且交流电压下此分布更为明显。     

超大伞裙腕臂复合绝缘子积污分布的风洞模拟

为了提高盐湖重污区接触网腕臂复合绝缘子的防污效果,降低污闪事故率,在清洁复合绝缘子的电场转折点处加装超大伞裙,以提高绝缘子防污能力和增大绝缘子的爬电距离,从源头改善绝缘子的外绝缘性能. 以工频电磁场理论和气固两相流理论为基础,采用COMSOL Multiphysics电场、流场及粒子追踪场等建立多场单相耦合的绝缘子风洞积污有限元模型. 将碰撞系数和分布系数作为绝缘子积污量的表征参数,利用数值模拟分析布置方式和环境因素对积污特性的影响. 结果表明, 在平、斜安装下,碰撞系数随风速的增大而增大,随粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;当风向为0°时,碰撞系数最小;当风速越大或粒径越大或风向为[0°, ±30°]时,布置方式对碰撞系数的影响越明显;当风速为30 m/s、粒径为15 μm时,伞裙表面的分布系数与风向的关系符合“γ”型分布. 通过加装超大伞裙,两超大伞裙间的碰撞系数及与超大伞裙相邻的单个伞裙表面的碰撞质量大大减小.     

自然积污绝缘子污秽分布特性及对表面电流和电场分布的仿真研究

绝缘子的污秽分布对绝缘子的污闪电压具有一定的影响,研究分析了玻璃、瓷及复合三种类型绝缘子在自然积污条件下的污秽分布,所选择的这三种绝缘子均是在输电线路上运行多年的悬垂绝缘子,实验测量了绝缘子不同伞及同一片伞的不同表面的盐密、灰密数据,并将实验结果以表、图的形式进行了处理分析,得到三种类型绝缘子的污秽分布特性。研究表明复合绝缘子积污程度最严重,玻璃绝缘子的积污程度最小,复合绝缘子的最大盐密是玻璃的10倍,瓷的2~3倍,最大灰密是玻璃的6倍,瓷的1~2倍,且三种绝缘子的上表面灰盐比均大于下表面。最后以玻璃绝缘子为研究对象运用ANSYS仿真对其不同盐密分布下的电场、电流密度进行了仿真分析。     

基于变电站模拟支柱绝缘子的汕头电网自然积污特性研究

<正>常工作电压下的绝缘子,由于表面污秽物的堆积,在阴雨、大雾等恶劣天气的作用下容易发生污闪,对电网设备的安全运行构成严重威胁.对汕头供电局辖区内的变电站模拟支柱绝缘子的自然积污情况进行了研究.结果表明:模拟支柱绝缘子自然积污特征与地理位置、积污时间段有关,不同积污时间段、不同测量点的污秽度存在差异;不同积污期间,模拟支柱绝缘子表面等值盐密变化小,灰密变化分散性大;模拟支柱绝缘子表面灰密累积速度大于盐密累积速度;汕头供电局辖区内变电站污秽等级主要为b级或c级;运行中变电站应关注装设的模拟支柱绝缘子污秽变化情况,并及时对重污秽的站点采取应对措施.研究结果对汕头电网的污区图绘制、变电站绝缘子表面污秽的清扫以及外绝缘的选择具有参考价值.     

3/4球形充气膜结构力学特性研究

为研究3/4球形充气膜结构力学特性,利用现有的该类充气膜结构风压试验资料,采用ANSYS软件对充气膜结构进行非线性有限元数值模拟,研究风载作用下膜材的最大应力、最大位移与内外压比、风速、半径之间的关系,讨论其主要受力特性与变形特征,并拟合出结构控制位置处最大应力和最大位移的计算公式。结果表明,内压与半径是影响该类充气膜动力特性的主要因素,结构自振频率随内压的增大而增大,随半径的增大而减小;风载作用下,结构控制位置处的位移和应力随气膜半径和风速的增大而增大。     

污湿环境下复合绝缘子电场分布的研究

研究污秽潮湿状态下复合绝缘子表面电场特性可有效地提高复合绝缘子运行的可靠性.综合考虑了复合绝缘子的污秽层厚度以及均匀性,在Comsol Multiphysics软件环境中建立了110 kV线路复合绝缘子的二维电场仿真模型,采用有限元法计算了复合绝缘子在不同污湿状态下的电位和电场分布.研究结果表明,当复合绝缘子表面形成均匀水膜润湿污秽层后,对绝缘子电场分布的影响程度与污层电导率有关,当污层电导率增大到10-7 S后,复合绝缘子高压端附近伞群承受的电场强度明显增强;当复合绝缘子表面有水滴滴落时,水滴周围的电场急剧增强.     

光传感器场强法检测线路悬式瓷绝缘子串劣化绝缘子

输电线路绝缘子串存在劣化绝缘子时,绝缘强度下降,容易发生闪络,对电网安全构成严重威胁.在试验大厅中利用光传感器对220kV悬垂瓷绝缘子串良好和不同位置存在零值绝缘子时的电场分布进行了检测.并按照试验布置情况建立了三维静电场有限元模型,仿真分析了绝缘子串电场分布.试验数据和仿真结果对比表明:伞裙使绝缘子的电场分布极不均匀,电场最小值出现在伞裙中;良好绝缘子串周围的合成场强呈近似U形分布.零值绝缘子对应位置处的电场分布在局部出现明显下降.不论零值绝缘子出现在高压端、低压端,还是中部,都能通过电场测量结果表现出来,可为电场法检测劣化绝缘子提供参考.     

金属颗粒的光散射模拟

以Mie理论为基础,用数值计算方法分析了金属球型颗粒的光散射特性,给出了金属颗粒对平行入射光的散射强度函数和散射偏振度的数值计算方法。利用Matlab软件模拟得到了散射光强度函数和偏振度随散射角和尺度参量变化的三维图。模拟结果表明:偏振峰个数随尺度参量的增大而增多,偏振峰之间的距离随尺度参量的增大而缩小。这种变化趋势可以作为检测金属颗粒粒径的理论依据。     

高层建筑风场的数值模拟和风洞试验结果比较

以中华城商业社区高层建筑群为工程背景,采用RNGk-ε湍流模型模拟了建筑群中超高层建筑的表面平均风压分布及周围风环境,计算了与风洞试验等雷诺数及增大来流风速和模型尺寸提高雷诺数后的两类雷诺数工况,并同风洞试验结果进行了对比。结果表明,在等雷诺数情况下,风洞试验和数值模拟得到的超高层建筑表面风压分布较为一致,数值差别在15%以内;数值模拟与试验雷诺数相差25倍的工况中,当多数建筑主轴向与来流风速成一定角度时,超高层建筑的风压分布及周围流场的数值模拟结果与试验较一致;当多数建筑主轴向与来流风速平行时,尾流中旋涡分布的数值模拟结果与试验差异明显,但平均风压分布的数值模拟与试验结果略显差别。     

冲击电压下特高压支柱绝缘子表面电场研究

特高压输变电工程对支柱绝缘子提出了更高的技术要求,运行中支柱绝缘子会因雷击发生污闪,而支柱绝缘子的电场、电位分布和闪络现象存在一定关系。为研究特高压支柱绝缘子表面电场分布特性,建立了1100kV支柱绝缘子的有限元计算模型。理论分析与仿真结果表明,雷电冲击电压作用下支柱绝缘子表面电场分布随时间变化的曲线在波形上与激励源雷电波的波形相似,第一对和最后一对大小伞的电场强度较大,中间大小伞的电场强度较小,最大场强点位于金属电极下端的绝缘护套表面。     

开孔结构风致内压研究

为研究迎风面单一开孔建筑的内压特性，分析了开孔建筑的结构特征参数和来流风速因素对内压
的影响.采用Davenport水平脉动风速谱，利用三角级数对开孔处的来流风速时程进行模拟.根据准定常假
设，由模拟得到的风速时程计算出开孔处的外压系数时程，并通过内压传播方程计算出内压系数时程.参
数分析结果表明，内压能量随开孔尺寸、来流风速的增大而增大，随建筑容积、结构柔度的增大而减小.
Helmholtz频率仅受建筑本身结构参数影响，同来流大小无关.由于开孔后结构刚度降低，容易落入暴风雨
中的低频能量区发生二次破坏.     

生物质流化床流化特性试验研究与数值模拟

为了研究生物质气化过程中流化床物料的流化状态,搭建了生物质流化床试验系统。以空气为流化介质,对石英砂进行流化试验,并在考虑物料颗粒间碰撞的基础上,基于DEM(discrete element method)模型对流化床床层区域空间内颗粒流动特性进行数值模拟。结果表明:当床层物料堆积密度、温度一定时,对应颗粒直径分别为0.56,0.35,0.18 mm的石英砂临界流化风速分别为0.017,0.065,0.170 m/s,物料粒径越小,达到流化状态所需要的流化风速也越小;数值模拟结果与试验结果相比,平均误差为23.1%,临界风速的预测与试验结果基本一致,这表明计算模型对于鼓泡状的两相流动状态有较好的预测效果。     

CFRP网增强复合砂浆加固不同轴压比 框架节点的抗震性能研究

采用4个1:2缩尺比例的十字型RC框架节点试件,1个为对比试件、3个为加固试件,在不卸轴压力情况下采用CFRP网增强的高性能复合砂浆对试件进行加固。通过试验研究与数值模拟相结合的方法,探索了该加固法加固框架节点的效果,重点研究了轴压比变化对加固效果的影响,包括加固试件的破坏形式、承载力和延性、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等。研究结果表明:采用CFRP网增强的高性能复合砂浆加固框架节点是一种有效加固方法,且在一定的轴压比范围内,加固试件耗能能力、极限承载力随轴压比的增大而提高,但其极限位移、延性性能随轴压比的增大而降低。加固节点抗剪承载力的数值模拟结果同实验结果符合度较高,验证了此次建模具有较好的可靠性。     

细颗粒截断粒径对堆石体力学特性影响的数值模拟

建立考虑颗粒破碎的随机散粒体的SGDD数值模型,进行堆石体细颗粒截断粒径的敏感性分析,对三组不同截断粒径的数值试样进行不同围压的常规三轴试验,分析截断粒径对堆石体力学特性的影响并研究其细观机理.研究结果表明,在保持相对密度一致的条件下,数值试样的强度参数和变形参数随截断粒径的变化而单调变化;在细观层面上,颗粒体的各向异性演化规律与截断粒径密切相关.颗粒的配位数、接触失效率随截断粒径的减小而减小.截断粒径越小的试样含有的无效颗粒数越多,从数值试样的宏观强度、变形结果来考察数值剪切试验的精度,在本文数值试样的加载条件下,截断粒径取15mm时,其对宏观强度和变形的影响是可接受的.     

海上随机风速作用下风力机叶片动力响应分析

通过自行编制的Davenport风谱程序建立了更加贴近实际工况的风场,以UG建立的叶片三维实体模型为研究对象,对海上随机风速作用下风力机叶片的位移和应力响应进行了数值模拟与分析.结果表明:叶片最大挥舞振幅及其承受的最大Mises应力均随平均风速的增加而增大;最大挥舞振幅沿翼展方向呈非线性增大趋势,并在叶尖处达到振幅最大;最大Mises应力出现在叶片中部靠近前缘的位置,而在叶根和叶尖部位相对较小.     

单体建筑高度对风压作用下自然通风的影响

目的分析风压作用下民用建筑的自然通风能力和不同高度建筑对风压作用下自然通风的影响.方法采用计算流体力学方法,对不同风速、不同高度条件下建筑风压作用下自然通风能力进行数值模拟,并通过实验数据验证方法的正确性.结果得到单体建筑风压差系数分布规律,其风压作用下自然通风外部条件最好之处为建筑高度的4/5处.建筑迎风面中部风压作用下自然通风效果好于建筑物两侧.风压差系数对风速变化不敏感.不同建筑高度风压差系数分布规律相似.结论本数值方法能够正确地反映建筑表面的风压分布;风压作用下自然通风效果随单体建筑高度增高而增大,随风速增加而增大.     

复合钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

基于ABAQUS非线性有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,并进行了短柱受轴向荷载作用下的有限元模拟,轴压极限承载力和荷载-变形曲线的数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.受压时,方形和圆形钢管分别对核心混凝土产生约束作用,使得复合钢管混凝土柱具有较好的延性和较高的剩余承载力.基于非线性有限元模型,开展了复合钢管混凝土轴压短柱在不同参数下的受力分析.通过试验和理论分析发现,一定壁厚情况下,随着内部圆钢管直径增大,复合钢管混凝土轴压短柱极限承载力和剩余承载力的变化先增大后减小.     

带钩波形板分离器分离性能试验研究

对带钩波形板分离器的分离效率性能和阻力特性进行了试验研究.结果表明:风速、含湿率对分离效率的影响大,分离器分离效率随风速升高而降低,随含湿率增加而增大;含水量对分离器阻力的影响很小,分离器阻力随风速的增加而增大.研究结果为高效空冷除湿器设计提供了理论依据.