干燥带对接触网复合绝缘子电场分布的影响

为研究接触网棒形柱式复合绝缘子表面干燥带对其沿面电场分布的影响,在COMSOL Multiphysics软件中建立了绝缘子二维仿真模型,分析了绝缘子容易出现干燥带的位置以及干燥带宽度和数量对其沿面场强的影响。仿真结果表明:绝缘子伞裙间柱体处最容易形成干燥带。干燥带处绝缘子电场发生明显畸变,随着干燥带宽度的增加,伞裙上下表面干燥带处的最大场强增大而柱体上干燥带处的场强减小;伞裙表面干燥带处最大场强均出现在干燥带端部。随着伞裙上下表面干燥带数目的增加,干燥带处场强最大值增大;伞裙间柱体上干燥带数目增加,场强最大值减小。     

平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性仿真分析

兰新高铁接触网平腕臂绝缘子在大风沙尘环境中面临"沙闪"问题,研究不同因素下平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性,可为此环境下绝缘子选型及设计提供理论依据。以FQBJ-25型棒式瓷芯复合绝缘子为研究对象,建立风洞积污仿真模型,采用多场耦合的数值计算方法分析风速、颗粒物粒径及质量浓度3种因素对绝缘子表面积污量的影响。仿真结果表明:随着风速的增大,绝缘子和各个伞裙表面的积污量均增加;当颗粒粒径大于13μm时,各个伞裙表面沉积的颗粒个数随粒径的增大而减少,但绝缘子表面的积污量随粒径的增大而增大;颗粒物质量浓度对绝缘子表面积污量的影响呈线性关系。各个伞裙表面积污量的变化与伞裙结构、风速、粒径及质量浓度有关,当曵力大于重力(大风速小粒径)时,伞裙结构的变化与各个伞裙表面积污量的变化具有一致性,反之,伞裙结构对积污量的变化影响很小。当曵力与重力作用相当时,颗粒物质量浓度越高,伞裙结构对各个伞裙表面积污量的影响越明显。     

防污闪绝缘护套对支撑绝缘子电场分布的影响分析

文章建立二维有限元模型,对不同状态电力机车车顶绝缘子电场进行仿真,分析了绝缘子电场分布特点及防污闪绝缘护套对电场分布的影响。仿真结果表明,安装了绝缘护套的绝缘子中间伞群区域电场畸变率有所增大,绝缘子表面最大电场强度显著下降,有利于降低表面闪络发生几率。研究结果对防污闪措施的设计有一定的参考意义。     

污秽颗粒在腕臂绝缘子表面分布规律仿真分析

为解决兰新高铁接触网腕臂绝缘子污闪问题,研究腕臂绝缘子表面积污规律对预防污闪事故发生、保证牵引供电系统安全运行有重要意义。以FQB-25/12型腕臂绝缘子为研究对象,利用欧拉两相流建立积污仿真模型,以污秽颗粒的体积分数为表征参数,分析颗粒浓度、风速、颗粒粒径及来流角度4种因素对绝缘子表面污秽分布的影响。研究结果表明:绝缘子表面污秽体积分数随空气中污秽浓度呈线性增长;随风速的增大,迎风面污秽体积分数迅速增大,背风面污秽体积分数增长较缓慢;随颗粒粒径增大,迎风面污秽体积分数明显增长,背风面污秽体积不断减小;来流角度在-45°到45°变化时,对于大伞裙,上表面污秽体积分数不断减小,下表面污秽体积分数不断增大,对于小伞裙,上下表面积污程度随来流角度与大伞裙相反。     

接触网腕臂绝缘子电场分布建模与仿真研究

为使接触网绝缘子电场分布的计算结果更接近真实情况,基于静电场有限元法,建立考虑接触网各组成部件的全尺寸三维模型,仿真分析接触网部件及线路环境对腕臂绝缘子电位和电场分布的影响。结果表明:与单绝缘子仿真模型相比,全尺寸模型绝缘子电场分布发生较大变化,且同型号不同安装位置的绝缘子电场分布不同,同一绝缘子不同圆周方向的电场分布亦有差别。接触网模型部件中,绝缘子连接金具、支柱材质因素对绝缘子电场分布影响较大,而绝缘子材质、导线因素影响相对较小。接触网线路建模环境中,供电方式、列车经过与隧道线路因素对绝缘子电场分布影响较大,而复线铁路因素影响相对较小。     

列车车顶绝缘子气流场分布及其对积污的影响

列车高速运行过程中,车顶绝缘子表面的积污特性受绝缘子周围气流场分布特性的影响较大,建立车顶绝缘子的外部三维流场模型,利用有限元模拟的方法计算列车在不同的运行速度下,车顶绝缘子周围气流场分布的情况以及空气中的污秽颗粒与绝缘子表面的碰撞情况,结合现场调研,结果表明：车顶绝缘子的积污特性主要受到绝缘子背风面气压分布的影响,伞裙背风面的负压值、污秽颗粒碰撞率以及实测的积污量均呈两端大中间小的规律,且随着列车速度的加快,伞裙背风面的负压值及污秽颗粒碰撞率皆呈现增加的趋势。     

雾霾对接触网绝缘子电位和电场分布的影响

为研究雾霾环境对绝缘子沿面电位和电场分布的影响,基于静电场有限元法建立接触网复合绝缘子的二维仿真模型,依靠有限元软件Comsol计算分析绝缘子在不同雾霾浓度环境下的电位和电场分布。研究结果表明:空气中悬浮的雾霾颗粒在不带电时会小幅畸变绝缘子沿面电位和电场;当绝缘子附近的雾霾颗粒荷电后,会对绝缘子沿面电位和电场产生明显的影响,不同的雾霾颗粒的浓度,不同的带电极性也会对绝缘子沿面电位和电场畸变幅度产生不同的效果。     

一种车顶绝缘子的新型结构设计

根据电气化铁路机车的运行特点,从空气动力学、电工学和现代数学等方而对车顶绝缘子进行了研究分析,阐述了一种车顶绝缘子的新型结构设计发明专利:通过建立绝缘体系,解决了车顾绝缘子界面的绝缘可靠性和粘合强度可靠性难题;外绝缘套采用具有较大倾斜伯度和反面凸缘加强的伞裙套,提高了耐污染绝缘水平、抗风摆强度和抗变形、撕裂强度;端部附件采用具有内齿的倒锥形锁套将芯棒压装锁紧以后有极高的连接强度且永无松动脱落之患.     

沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性研究

为研究沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性,基于流体力学和电场分布理论建立多物理场共同作用下的风洞仿真模型,应用有限元法分析计算绝缘子表面颗粒在不同沙尘环境下的绝缘子表面压强和沙尘积聚量。研究结果表明:风速、电势和沙尘粒径均与绝缘子表面颗粒积聚特性有关,风速、电势和沙尘粒径3个变量中任意一个增加,沙尘颗粒碰撞迎风面和背风面产生的压强均会增加且迎风面压强比背风面高;沙尘积聚量随风速增加而快速增加且积聚速度逐渐减缓并趋于平稳,随电势增加而增加且积聚速度比较缓慢,随沙尘粒径增加而缓慢增加并逐渐趋于饱和且积聚速度逐渐减缓。仿真结果与试验结果基本相符。     

车顶环氧复合绝缘子的外绝缘特性研究

通过不同材料和结构绝缘子的对比试验,研究了电力机车车顶用脂环族环氧和憎水性环氧复合绝缘子以及硅橡胶绝缘子的外绝缘特性。针对典型的2种结构和2种材料的环氧绝缘子和1种硅橡胶绝缘子以及传统的瓷质绝缘子试品,进行了工频干湿雾、盐雾和人工污秽闪络电压以及表面憎水性的对比测量,并模拟受电弓支持绝缘子的安装形式仿真计算了外绝缘的电场分布特性,试验研究结果为电力机车车顶绝缘子的选用和运行提供了参考。     

铁路腕臂绝缘子污秽外绝缘状态评估方法研究

为了合理评估电气化铁路绝缘子的外绝缘状态,改进铁路绝缘子污闪预防措施,以电气化铁路腕臂绝缘子为研究对象,利用人工污秽试验方法,研究绝缘子在不同污秽度条件下的染污放电过程。通过监测染污腕臂绝缘子受潮期间的泄漏电流,提取出泄漏电流最大值I_h,依据I_h与污秽度和受潮程度的关联,建立I_h与试品闪络电压Uf的联系。在此基础上,综合考虑腕臂绝缘子的形状系数f和爬电距离L引入综合特征量I*,并提出形如U_f=a I~(*-b)的污闪预警模型。试验研究发现:对于不同结构参数的腕臂类绝缘子,由于放电特性接近,预警模型U_f=a I(*-b)具有一定的普适性,模型预测结果与实测结果吻合良好,且系数a、b可作常数处理;但是,当试验对象为输电线路用悬式绝缘子XWP2-160时,由于XWP2-160型绝缘子和腕臂绝缘子的结构有显著差异,导致两者的染污放电特征迥异,系数a、b要以变量对待。研究认为:对于外形结构接近的染污绝缘子,模型U_f=a I(*-b)能够有效预测该类绝缘子的闪络电压,并能以此评价绝缘子的外绝缘状态。本文相关结论适用于电气化铁路腕臂类绝缘子,对于绝缘子的日常维护工作有指导参考意义。     

基于误比特率计算的三维Ad Hoc传感器网络连接性分析

网络连接性是在设计与仿真Ad Hoc传感器网络时需确定的重要基础性问题，本文从通信路由中误比特率的角度研究了三维Ad Hoc传感器网络的连接性问题。在基于二维平面网络节点均匀分布的情况下，对三维AdHoc传感器网络的连接性进行理论计算，得出通信路由中端到端平均误比特率（BER）和平均连接跳数（Hop）的精确表达式。通过表达式发现，节点分布密度相应的存在门限值，节点分布密度低于此门限值，则网络不能进行通信，即网络为不连接。假如分布密度高于此门限值，则通信路由的最大连接跳数大于平均连接跳数。同时讨论了中继节点数对端到端平均误比特率的影响，发现在第三维中继时如采用较大的发射功率则能提高网络通信的性能，降低端到端平均误比特率。     

基于放电特性的动车组乙丙橡胶电缆绝缘老化表征参量及灵敏性研究

搭建动车组乙丙橡胶(EPR)电缆绝缘放电检测系统,制备4组分别近似等效EPR电缆绝缘在90℃下运行960,1 920,7 680和15 360 h的绝缘样品,在柱板电极系统下对其进行局部放电测试,将放电过程分为放电起始、放电发展、放电平稳和放电激发(S1-S4) 4个阶段;计算正负半周放电总能量差ΔW,分析放电量q-相位φ归一化谱图的偏斜度Sk和正负偏斜最大相似度|ΔSk|min;对最大放电量qmax作改进型Z-score规范化,计算规范化正值z+的频数比例P (z+)和最大正值zmax。结果表明:老化程度较深的EPR电缆绝缘,ΔW在S3阶段之前波动更明显,且在S3阶段ΔW<0;表征参量Sk随放电发展呈现递减速度逐渐变缓的单调性,能明显区分放电阶段,但对EPR电缆绝缘老化程度反应不够灵敏;表征参量|ΔSk|min用于表征EPR电缆绝缘老化程度反应较灵敏,当S2和S3阶段的P (z+)及zmax表征参量辅助使用时,|ΔSk|min的灵敏性显著提高。     

车顶绝缘子气流分布及背风面重污区面积占比分析

随着高速列车运行速度的不断提升,车顶绝缘子的气流分布也变得复杂,而气流分布与污秽沉积密切相关,且高速气流下绝缘子背风面形成重污秽区,该区域形状及面积占比直接影响绝缘子的闪络特性。为探究车顶绝缘子气流分布及背风面重污秽区域面积占比,采用欧拉双流体模型建立绝缘子积污仿真模型,计算车顶绝缘子外部流场分布,分析绝缘子表面污秽不均匀分布的成因,并且以绝缘子芯棒周向静压为基础,提出基于压力最低点和边界层分离点的背风面重污秽区面积占比计算方法,最后通过风洞试验验证此方法的有效性。研究结果表明：绝缘子周围气流速度呈现明显的分区,绝缘子后方尾流区内断面的Z向速度由“U型—W型—V型—U型”向平稳区过渡;而绝缘子前方断面的Z向速度由“U型—V型—U型”向平稳区过渡;57 m/s正向来流下绝缘子表面污秽呈不均匀分布,背风面处有类似梯形的低速积污区存在,基于压力最低点求出的重污秽区域面积占比比基于边界层分离点的对应数值略大,差值在4.43%～7.64%之间,二者结果与实验值的相对误差分别在-1.1%～-18.7%和9.5%～24.1%之间。研究结果可为优化设计车顶绝缘子结构及优化车顶装置的布局提供参考。     

干湿循环作用下膨胀岩的崩解特性及分形特征

对湖南株洲地区不同初始粒径的膨胀岩样进行室内浸水崩解试验,在干湿循环作用下对其崩解物的粒径分布规律、耐崩解性特征与分形特征进行研究。基于岩石破碎分形理论,推导了考虑不同初始粒径与不同循环次数的膨胀岩崩解分形维数计算公式。试验结果表明:初始粒径的大小对膨胀岩的崩解特性及分形特征存在较大的影响。在粒径较大的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,且几乎不随循环次数的增加而发生变化;在粒径较小的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,但随循环次数的增加先增加后减小。随着循环次数的增加,耐崩解性指数逐渐减小;初始粒径越大,耐崩解性指数越小。计算结果表明:随着循环次数的增加,分形维数逐渐增大;初始粒径越大,分形维数越大。其结论可为膨胀岩工程提供参考。     

高速铁路站台电磁环境分析

为研究高速铁路站台区域电磁环境是否满足国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)规定的工频电磁场曝露限值,通过数值计算,得到并分析了站台区域工频电磁场的分布规律。针对接触网导线和整个站台空间存在的"大尺寸区域小尺寸元件"问题,运用有限元分析软件ANSYS,建立人体、接触网、列车以及站台的等效模型,计算得到站台上的电场强度和磁感应强度。结果表明,站台上电磁场强度与监测点到接触网导线对地投影点的水平距离密切相关;列车对站台上工频电场屏蔽效果明显,白色安全线处人体胸部与头部电场的最大屏蔽系数分别为90.9%,74.5%;列车对站台上工频磁场屏蔽作用较小;无列车停靠时,头部的最大电场强度达到4 678V/m,接近ICNIRP导则规定的工频电场公众暴露限值5 kV/m。     

人体工频电场受特高压输电线的影响研究

在我国电力系统领域中,对特高压输电系统的研究越来越重视。输电线周围区域的工频电场强度受输送的电压幅值影响,当幅值较大时,其产生的强电场会对人体产生危害。文中使用三维仿真软件建立输电线和人体仿真模型,对人体周围区域的工频电场强度和电流密度分布进行模拟仿真,分析其受输电线的影响规律;并依据相关限值标准,结合仿真得到的输电线路电场分布云图,提出了输电线路下的安全区域。     

考虑绞凸特征的输电线气动力CFD模拟

采用商用FLUENT软件,基于雷诺时均模型,以JL/G1A-630/45同心绞线为对象进行二维CFD数值计算,在网格和时间步长无关性检查的基础上,分析网格离散方式和不同雷诺数下输电线的气动力系数及Strouhal数。研究结果表明:为保障CFD数值计算的结果合理性,需开展网格和时间步长的无关性检查;结构网格较非结构网格能更好的模拟绞线的气动力;Re≤1.65×105时,具有绞凸的输电线气动力系数CFD模拟结果随雷诺数的变化规律与等参数的光圆圆截面模拟结果相似,但输电线和圆截面气动力间的数值差异随雷诺数的变化而变化;在常规导线的缩尺状态(500相似文献   

高速列车制动盘残余应力数值仿真及试验验证

通过建立极坐标下热应力平衡方程,求解得到制动盘热应力表达式;采用有限元分析法对初速度为270 km/h的高速列车合金锻钢制动盘紧急制动工况后的残余应力进行数值模拟分析。结果表明,较大的残余拉应力分布在摩擦面上,随厚度方向逐渐减小,最大残余应力值542 MPa,且在摩擦环内应力分布并不均匀。用X射线应力测定仪对制动盘摩擦环的残余应力进行测定,试验测得最大残余应力值为348.4 MPa。仿真结果和试验结果相差35.7%,结果虽相差较大,但变化趋势基本一致,且合乎实际。理论仿真结果能直接用于制动盘疲劳裂纹扩展评定和寿命预测。     

滨江软土地层逆作法深基坑变形及控制研究

以某滨江软土地层逆作法深基坑为依托,利用有限差分软件对该基坑进行了数值仿真,结合监测数据对不同开挖深度下地连墙、内支撑轴力及基坑外土体沉降的变化规律进行了较为系统的研究。逆作法基坑地连墙的水平变形随开挖深度近似呈"弧形"分布,水平位移最大值出现的位置在基坑开挖面底部,与顺作基坑的变形规律区别较大;基坑开挖影响范围较大,距离基坑开挖深度2倍的地表也能受到基坑开挖的影响,地表监测点的沉降趋势及沉降曲线形态类似;该模拟方法及变形监测所得规律可以为类似基坑工程提供科学指导和理论依据。