基于ETG-通量校正传输法的短间隙SF_6/N_2混合气体流注放电数值仿真 被引量：13

1

作者 汪沨 李敏 +3 位作者 李锰 皮建民 许松枝 黄墀志 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期234-241,共8页

利用粒子输运方程及耦合泊松方程,研究了短间隙中10%~90%SF_6/N_2混合气体在不同阶段的流注放电特性。针对流注头部粒子空间分布出现陡梯度问题,基于不均匀的三角元网格剖分,采用Euler-Taylor-Galerkin(ETG)格式对粒子连续性方程进行时... 利用粒子输运方程及耦合泊松方程,研究了短间隙中10%~90%SF_6/N_2混合气体在不同阶段的流注放电特性。针对流注头部粒子空间分布出现陡梯度问题,基于不均匀的三角元网格剖分,采用Euler-Taylor-Galerkin(ETG)格式对粒子连续性方程进行时间离散,利用通量校正传输法(FCT)对离散后的方程进行求解,可以明显提高计算准确度和减小数值扩散。基于以上算法,考虑电子与SF_6/N_2中性混合气体的电离、复合、吸附以及光电离等过程,对短间隙气体流注放电过程进行了仿真。仿真结果表明,初始场强的大小影响流注的发展,随着流注发展,流注头部空间电荷加剧了两极板间的电场畸变,间隙击穿时流注头部电子浓度达到10^(20)/m^3,最大空间场强达到114k V/cm;光电离对加速流注的形成和发展有很大的影响;仿真结果也验证了ETG-FCT法应用于气体放电研究的有效性。 展开更多

关键词 流注放电 Euler-Taylor-Galerkin 时间离散SF_6/N_2 混合气体 通量校正传输法光电离

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基于FEM-FCT算法的SF_6/N_2混合气体中棒-板间隙电晕放电特性的仿真研究 被引量：26

2

作者 汪沨 李锰 +5 位作者 潘雄峰 牛雪松 张广东 吕景顺 孙亚明 马建海 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期261-267,共7页

为研究棒-板间隙中SF6/N2混合气体流注电晕放电特性,采用二维流体力学模型,基于不固定网格剖分,利用有限元-通量校正传输(FEM-FCT)法求解含带电粒子的连续方程,并耦合泊松电场研究空间电荷对场域的畸变作用。实现了50%～50%SF6/N2混合... 为研究棒-板间隙中SF6/N2混合气体流注电晕放电特性,采用二维流体力学模型,基于不固定网格剖分,利用有限元-通量校正传输(FEM-FCT)法求解含带电粒子的连续方程,并耦合泊松电场研究空间电荷对场域的畸变作用。实现了50%～50%SF6/N2混合气体二维流注电晕放电过程的仿真,考虑了带电粒子及中性气体分子的电离、吸附、复合、扩散等过程。并首次综合考虑SF6/N2混合气体中空间光电离与阴极光发射在流注放电过程中的作用。研究了棒头半径和间隙距离与流注电晕放电的关系以及SF6含量对混合气体放电的影响。仿真结果表明当间隙距离不变(d=4mm),逐渐减小棒头半径或棒头半径不变(r=1mm),间隙距离逐渐减小时,都可使流注电晕放电从相对稳定过渡到不稳定,进而放电会持续向前发展;50%～50%SF6/N2混合气体发展为不稳定放电的电压高于纯SF6气体和10%～90%SF6/N2混合气体。 展开更多

关键词 棒-板间隙 流注电晕 有限元 通量校正传输 混合气体

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基于FEM-FCT法的均匀电场下SF_6气体击穿特性 被引量：26

3

作者 李鑫涛 林莘 +1 位作者 徐建源 李志兵 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3046-3053,共8页

研究SF6气体放电过程中微观粒子的动力学特性,可以得到临界击穿场强等衡量气体绝缘能力的宏观参量,这些宏观参量对高压开关设备的设计和研发有重要作用.为此,根据流注理论建立了反映气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,... 研究SF6气体放电过程中微观粒子的动力学特性,可以得到临界击穿场强等衡量气体绝缘能力的宏观参量,这些宏观参量对高压开关设备的设计和研发有重要作用.为此,根据流注理论建立了反映气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法与通量校正传输法相结合,求解均匀电场下极间隙为0.5 cm时SF6气体的放电特性,得到了放电过程中带电粒子的动力学行为以及空间电荷对电场的影响.通过循环计算均匀电场中不同电压下SF6气体的放电过程,得到其临界击穿场强.在此基础上,计算不同压强下SF6气体的临界击穿场强,通过与已有的均匀电场中SF6气体临界击穿场强实验值进行对比,验证计算结果的准确性,并分析气体压强对SF6气体击穿特性的影响.计算结果表明：当压强为0.1 MPa时,极间距为0.5 cm的SF6气体在39 kV的外电压下发生击穿,间隙内的电场在6.8 ns时开始发生畸变,此时电子数密度最大值达到2.7＆#215;1017 m-3,随后SF6由绝缘状态发展为导电状态;当气体压强为0.1～0.4 MPa时,SF6的临界击穿场强与气体压强基本呈线性关系.数值计算结果与实验值基本相符,验证了其正确性. 展开更多

关键词 流注理论 气体放电 有限元法 通量校正传输法 SF6 临界击穿场强 SF6

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针-板电极下SF_6的电晕放电特性分析 被引量：7

4

作者 徐建源 陈会利 +3 位作者 林莘 李鑫涛 苏安 李璐维 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期293-300,共8页

为研究SF_6气体在针-板电极下电晕放电特性,通过建立SF_6气体电晕放电的流体模型,采用有限元-通量校正传输法(finite element method-flux corrected transport,FEM-FCT)对其进行仿真计算,得到负针-正板电极下电晕放电过程中的电子数密... 为研究SF_6气体在针-板电极下电晕放电特性,通过建立SF_6气体电晕放电的流体模型,采用有限元-通量校正传输法(finite element method-flux corrected transport,FEM-FCT)对其进行仿真计算,得到负针-正板电极下电晕放电过程中的电子数密度分布以及空间电荷对电场的畸变作用。在此基础上,提出一种SF_6气体电晕起始电压的数值计算方法,对放电过程进行循环迭代求解,计算SF_6气体在不同气体压强、电极间距下的电晕起始电压。通过脉冲电流法开展SF_6电晕放电特性研究,测量负针-正板电极下电晕起始电压,对计算结果进行验证。研究表明:随着电子崩不断向前发展,其头部的电子数密度迅速增长,当气压为0.1 MPa、5 mm绝缘间隙放电4 ns时的电子数密度峰值达到4.85×1015 m–3;放电过程产生的空间电荷将导致外电场畸变,气压为0.1 MPa、5 mm间隙放电4.4 ns时电场强度最大值为30.7 kV/mm;SF_6电晕起始电压随气体压强升高基本呈线性增长、随间距增大而增长缓慢;针板间距5 mm时,计算值由0.1 MPa时19 kV上升到0.6 MPa时的71.4 kV,实验测量值略低于仿真计算值。 展开更多

关键词 有限元法 通量校正传输法 针-板电极 电晕起始电压 SF6气体

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大气中短空气间隙流注放电过程数值仿真 被引量：53

5

作者 张赟 曾嵘 +4 位作者 黎小林 罗兵 杨学昌 何金良 张波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第28期6-12,共7页

介绍了气体放电过程的流体数值模型,并将有限元(finite element,FE)和通量校正传输(flux-corrected-transport,FCT)法结合求解该模型。针对求解时间过长的问题,引入网格自适应剖分法和并行计算方法,提高了计算精度和效率。采用所提出方... 介绍了气体放电过程的流体数值模型,并将有限元(finite element,FE)和通量校正传输(flux-corrected-transport,FCT)法结合求解该模型。针对求解时间过长的问题,引入网格自适应剖分法和并行计算方法,提高了计算精度和效率。采用所提出方法仿真了棒板间隙流注放电过程,与实验结果吻合较好。基于仿真方法研究了电压大小、电极形状对放电的影响。基于气体放电现象的物理本质,从微观上研究了气体放电过程,得到了流注过程中空间电荷、电场分布等难以直接测量的微观参量。 展开更多

关键词 流注放电 流体模型 有限元-通量校正传输法 自适应剖分 并行计算

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均匀电场下SF_6气体击穿电压的数值计算及光谱实验研究 被引量：22

6

作者 林莘 李鑫涛 +1 位作者 徐建源 单长旺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期301-309,共9页

根据流注理论建立反映SF_6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法（finite element method,FEM）与通量校正传输法（flux corrected transport,FCT）相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及... 根据流注理论建立反映SF_6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法（finite element method,FEM）与通量校正传输法（flux corrected transport,FCT）相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及空间电子数密度分布。为了证明上述方法的正确性,以均匀电场中气体间隙5mm为例进行数值计算,并通过搭建气体放电光谱实验平台,测量其击穿电压以及导电通道内的等离子体谱线信息,采用Stark展宽法及光强比值法对谱线进行分析,得到电子数密度等参量。在此基础上,分析气体压强对击穿电压及等离子体导电通道内电子温度、电子数密度的影响,建立宏观参量与微观参量的对应关系。研究结果表明：当气压为0.1~0.4 MPa时,SF_6的击穿电压与压强基本呈线性关系,计算结果与实验值随气压的变化趋势一致,但存在一定误差,最大误差为15.51%。电子温度随气压的升高而逐渐下降,0.4 MPa时降低到3.68×10~4K。等离子体导电通道形成时,空间电子数密度分布均匀,计算得到的平均值与实测数据均随压强的升高而增大,其最大误差为17.02%。所得的实验数据能够在一定程度上验证计算方法的正确性。 展开更多

关键词 流注理论 气体放电 击穿电压 SF_6 有限元法 通量校正传输法

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SF_6/N_2混合气体电击穿特性仿真及实验 被引量：26

7

作者 李鑫涛 林莘 +2 位作者 徐建源 李璐维 陈会利 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第20期42-52,共11页

通过求解两项近似Boltzmann方程,得到SF_6/N_2的放电参数,并将该参数引入流体模型。结合有限元法和通量校正传输法对SF_6/N_2的流注放电过程进行循环迭代求解,计算其击穿电压。以均匀电场中压强0.1~0.6MPa、间隙5mm为例进行数值模拟,通... 通过求解两项近似Boltzmann方程,得到SF_6/N_2的放电参数,并将该参数引入流体模型。结合有限元法和通量校正传输法对SF_6/N_2的流注放电过程进行循环迭代求解,计算其击穿电压。以均匀电场中压强0.1~0.6MPa、间隙5mm为例进行数值模拟,通过气体放电实验对计算结果进行验证。根据计算及实验结果得到不同混合比、压强下SF_6/N_2的协同效应系数,分析采用上述计算方法研究混合气体协同效应的准确性。为更全面地反映混合气体应用条件,进一步开展压强低于0.1MPa的SF_6/N_2击穿特性实验研究。研究表明:随着电子崩不断向前发展,放电间隙的空间电子数密度快速增长,SF_6放电过程中的空间电子数密度增长速度低于SF_6/N_2。0.1MPa下20%SF_6/80%N_2放电5ns时的电子数密度峰值达到4.6×1014m^(-3),而SF_6中该值仅为3.7×1012m^(-3)。当气压为0.1~0.6MPa时,SF_6/N_2击穿电压计算值与实测值的最大误差为9.23%,协同效应系数计算值随压强、混合比的变化趋势与实验结果相符,误差均值为5%。0.02~0.08MPa下SF_6/N2击穿电压、协同效应系数随压强、混合比的变化趋势与0.1~0.6MPa下的基本相同。 展开更多

关键词 SF6/N2混合气体 有限元法 通量校正传输法 BOLTZMANN方程 流体模型 击穿特性 协同效应

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均匀场中SF6二维流注放电模型的动态仿真 被引量：18

8

作者 王湘汉 汪沨 邱毓昌 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1358-1362,共5页

为了对SF6气体的放电过程进行深入研究,使用含电子、正离子、负离子的连续方程对SF6气体的放电过程建模,通过耦合泊松方程进行了解决空间电荷对电场的畸变影响的研究。使用通量校正传输法(Flux-Corrected Transport)求解连续方程,并首... 为了对SF6气体的放电过程进行深入研究,使用含电子、正离子、负离子的连续方程对SF6气体的放电过程建模,通过耦合泊松方程进行了解决空间电荷对电场的畸变影响的研究。使用通量校正传输法(Flux-Corrected Transport)求解连续方程,并首次实现了二维情况下的SF6放电过程的动态仿真。模拟过程考虑了带电粒子及中性气体分子的电离、吸附、复合、扩散以及光电离等过程。从仿真结果可见,SF6放电时的电子崩转化成了正、负流注,并且光电离过程加速了流注的发展。通过仿真使得SF6流注放电机制的研究从定性变为定量,这对于进一步研究SF6及相关气体的放电机理具有重要意义。 展开更多

关键词 六氟化硫 气体放电 电子崩 流注 通量校正传输法 模拟

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基于分形理论的SF_6/N_2混合气体放电仿真 被引量：11

9

作者 李敏 汪沨 +3 位作者 许松枝 陈晓林 黄墀志 谢望君 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期88-95,共8页

为了研究SF_6/N_2混合气体电介质击穿现象,利用编写的Matlab程序对放电通道发展过程进行数值模拟,并结合分形几何原理计算放电树枝的分形维数。基于分形理论,建立了考虑空间电荷分布和引入物理时间的棒-板分形放电仿真模型,通过有限元方... 为了研究SF_6/N_2混合气体电介质击穿现象,利用编写的Matlab程序对放电通道发展过程进行数值模拟,并结合分形几何原理计算放电树枝的分形维数。基于分形理论,建立了考虑空间电荷分布和引入物理时间的棒-板分形放电仿真模型,通过有限元方法(FEM)计算空间电场,并首次结合通量校正传输(FCT)法求解带电粒子连续性方程,研究了不同发展概率指数、不同放电阈值和SF_6含量变化下分形放电特性。结果表明:概率指数越大,SF_6含量越高,则分形维数越小,放电树枝分叉也越少;体积含量50%/50%的SF_6/N_2混合气体放电分形维数D=1.219 2,整个放电过程流注发展平均速度为1.15Mm/s,并得到了不同时刻空间电荷及轴向电场与电子浓度的分布。 展开更多

关键词 放电 分形维数 SF6/N2混合气体 有限元方法 通量校正传输法 概率指数

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调节阀阀芯变开度振动分析 被引量：13

10

作者 马玉山 相海军 +2 位作者 傅卫平 李德信 原大宁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1087-1092,共6页

利用ANSYS软件建立了可变压差下自动调节阀阀门内部流场模型以及阀芯模型,对流场和阀芯进行耦合力学分析阀芯的大位移运动,同时做实验验证此方法。用任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元计算方法分析流场。阀芯和流场有大位移运动的共同边界... 利用ANSYS软件建立了可变压差下自动调节阀阀门内部流场模型以及阀芯模型,对流场和阀芯进行耦合力学分析阀芯的大位移运动,同时做实验验证此方法。用任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元计算方法分析流场。阀芯和流场有大位移运动的共同边界采用流体-固体耦合约束,并在计算中采用预测-多步校正算法,避免了反复迭代所导致的过大计算量。通过理论研究和实验发现,当由气动执行机构控制的调节阀开度调节时,阀芯有个振动的过程,且阀芯的振动是一种有规律的衰减振动。 展开更多

关键词 调节阀 ALE有限元法 预测-多步校正法 开度调节 振动

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SF_6/N_2混合气体流注放电二维动力学模型的计算机仿真 被引量：8

11

作者 王湘汉 汪沨 邱毓昌 《绝缘材料》 CAS 2007年第4期70-73,共4页

使用流体连续方程对SF6/N2混合气体放电过程进行建模,并采用通量校正传输法(Flux-Corrected Transport,FCT)首次实现了低SF6含量的SF6/N2二维流体模型的求解。结果表明,SF6/N2放电过程可分为电子崩和流注两个阶段;正负电荷分离后使得间... 使用流体连续方程对SF6/N2混合气体放电过程进行建模,并采用通量校正传输法(Flux-Corrected Transport,FCT)首次实现了低SF6含量的SF6/N2二维流体模型的求解。结果表明,SF6/N2放电过程可分为电子崩和流注两个阶段;正负电荷分离后使得间隙电场发生了畸变,并导致等离子体更快地向两极发展;光电离对负流注的形成与发展造成了很大的影响。 展开更多

关键词 电子崩 流注放电 等离子体 通量校正传输法

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京津冀地区典型城市秋冬季PM_(2.5)输送特征研究 被引量：24

12

作者 张智答 王晓琦 +3 位作者 张晗宇 关攀博 王传达 唐贵谦 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期993-1004,共12页

运用潜在源贡献分析(PSCF)方法,识别了2018年秋冬季京津冀地区典型城市北京,唐山和石家庄PM_(2.5)的潜在污染源区;基于气象-空气质量模式(WRF-CAMx)和传输通量计算方法定量评估了与其周边省市之间PM_(2.5)的传输贡献,识别了三个典型城市... 运用潜在源贡献分析(PSCF)方法,识别了2018年秋冬季京津冀地区典型城市北京,唐山和石家庄PM_(2.5)的潜在污染源区;基于气象-空气质量模式(WRF-CAMx)和传输通量计算方法定量评估了与其周边省市之间PM_(2.5)的传输贡献,识别了三个典型城市PM_(2.5)的传输路径,揭示了PM_(2.5)传输净通量的垂直分布特征.结果表明,三个城市秋冬季PSCF高值主要集中在河北南部,河南东北部和山西中东部地区;秋冬季PM_(2.5)均以本地贡献影响为主(51.78%~68.40%),外来贡献为辅(31.60%~48.22%),不同季节贡献率有所波动.整个观测期间,近地面主要表现为毗邻城市向北京和石家庄输送PM_(2.5),而唐山主要表现为向外输送PM_(2.5),净通量最大值出现在海拔0~50m,其净通量为-99.47t/d.同时鉴别出了一条主要的传输路径,即西南-东北方向. 展开更多

关键词 潜在源贡献分析(PSCF)法 气象-空气质量模式(WRF-CAMx) PM_(2.5)传输通量 传输通道

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