開關(guān)電器計(jì)算學(xué)

目錄
前言
第1章 開關(guān)分?jǐn)噙^程電弧仿真基礎(chǔ)與計(jì)算 1
1.1電弧基本物理過程 2
1.2電弧磁流體動(dòng)力學(xué)模型 3
1.2.1氣流場控制方程 4
1.2.2電磁場控制方程 6
1.3輻射模型 8
1.4湍流模型 12
1.5電弧模型求解 15
1.5.1控制方程組的離散化 15
I.5.2 Fluent軟件二次開發(fā) 16
1.6空氣電弧柵片切割仿真22
1.6.1電弧仿真數(shù)學(xué)模型和邊界條件 23
1.6.2電弧模型求解方法 31
1.6.3考慮鐵柵片燒蝕的電弧切割過程仿真結(jié)果 31
1.7SF6噴口電弧仿真 34
1.7.1SF6電弧模型磁流體動(dòng)力學(xué)建模 35
1.7.2超聲速SF6噴口電弧穩(wěn)態(tài)特性 40
1.8本章小結(jié) 42
參考文獻(xiàn) 43
第2章 弧后介質(zhì)恢復(fù)過程計(jì)算與分析 46
2.1熱非平衡行為 48
2.1.1熱非平衡行為的成因 48
2.1.2研究現(xiàn)狀 49
2.1.3雙溫模型建模 50
2.1.4計(jì)算實(shí)例 54
2.2化學(xué)菲平衡行為 61
2.2.1化學(xué)非平衡行為的成因 61
2.2.2研究現(xiàn)狀 63
2.2.3化學(xué)非平衡電弧建模 64
2.2.4計(jì)算實(shí)例 74
2.3電子能量的非麥克斯韋分布行為 82
2.3.1電子能量偏離麥克斯韋分布的成因 82
2.3.2研究現(xiàn)狀 83
2.3.3高溫氣體臨界擊穿場強(qiáng)計(jì)算模型 83
2.4本章小結(jié) 86
參考文獻(xiàn) 87
第3章 開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧的計(jì)算與分析 92
3.1內(nèi)部故障電弧簡介 93
3 ¨故障電弧的基本特性 94
3.1.2故障電弧的物理效應(yīng)及危害 94
3.2內(nèi)部故障電弧研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀 96
3.3內(nèi)部故障電弧的計(jì)算方法 97
3.3.1標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算法 98
3.3.2改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算法 101
3.3.3CFD法 102
3.3.4磁流體動(dòng)力學(xué)法 104
3.4不同計(jì)算方法典型結(jié)果及分析 1 12
3.4.1標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算法結(jié)果及分析 1 12
3.4.2CFD法結(jié)果及分析 114
3.4.3磁流體動(dòng)力學(xué)法結(jié)果及分析 115
3.5本章小結(jié) 123
參考文獻(xiàn) 124
第4章 電弧等離子體物性參數(shù)計(jì)算 127
4.1局部熱力學(xué)平衡電弧等離子體物性參數(shù)計(jì)算 127
4.1.1配分函數(shù) 127
4.1.2粒子組分 130
4.1.3熱力學(xué)參數(shù) 132
4.1.4碰撞積分與輸運(yùn)系數(shù) 133
4.2非熱力學(xué)平衡電弧等離子體物性參數(shù)計(jì)算 140
4.2.1雙溫模型的基本假設(shè) 140
4.2.2雙溫等離子體組分計(jì)算 141
4.2.3雙溫等離子體熱力學(xué)系數(shù)計(jì)算 145
4.2.4雙溫等離子體輸運(yùn)系數(shù)計(jì)算 147
4.3化學(xué)非平衡電弧等離子體物性參數(shù)計(jì)算 152
4.4電弧等離子體輻射輸運(yùn)系數(shù)計(jì)算 154
4.4.1電弧凈輻射模型與凈輻射系數(shù) 155
4.4.2電弧P I輻射模型與平均吸收系數(shù) 162
4.5本章小結(jié) 165
參考文獻(xiàn) 166
第5章 開關(guān)電弧等離子體相關(guān)參數(shù)的測量 171
5.1介紹 171
5.2原子發(fā)射光譜法測量溫度與電子數(shù)密度 172
5.2.1實(shí)驗(yàn)原理 172
5.2.2應(yīng)用實(shí)例 175
5.3原子吸收光譜法測原子數(shù)密度 179
5.3.1實(shí)驗(yàn)原理 179
5.3.2應(yīng)用實(shí)例 181
5.3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果 182
5.3.4局限性 183
5.4激光湯姆孫散射法測溫度與電子數(shù)密度 183
5.4.1實(shí)驗(yàn)原理 184
5.4.2應(yīng)用實(shí)例 186
5.4.3局限性 187
5.5電弧形態(tài)測量 188
5.5.1高速攝影儀測量原理 189
5.5.2測量實(shí)驗(yàn)與分析 189
5.6電弧熱輻射測量 190
5.6.1實(shí)驗(yàn)原理 191
5.6.2應(yīng)用實(shí)例 192
5.7電弧光學(xué)測量的基本概念 195
5.7.1光譜的線型與主要展寬機(jī)釗 195
5.7.2光度學(xué)相關(guān)基本概念 198
參考文獻(xiàn) 199
第6章 開關(guān)電器的熱計(jì)算 202
6.1開關(guān)電器熱計(jì)算的基本方法 203
6.1.1開關(guān)電器熱源的計(jì)算 203
6.1.2開關(guān)電器傳熱過程分析 209
6.1.3開關(guān)電器的熱計(jì)算模型 212
6.2低壓斷路器穩(wěn)態(tài)熱計(jì)算 215
6.2.1基于氣流場分析的塑殼斷路器熱分析方法 216
6.2.2基于散熱系數(shù)的塑殼斷路器穩(wěn)態(tài)發(fā)熱簡化分析方法 227
6.3高壓斷路器熱分析 233
6.3.1高壓斷路器發(fā)熱計(jì)算 233
6.3.2高壓斷路器散熱計(jì)算 239
6.4本章小結(jié) 242
參考文獻(xiàn) 243
第7章 電動(dòng)力計(jì)算與分析 244
7.1電力系統(tǒng)中短路電流分類與計(jì)算 244
7.1.1電力系統(tǒng)中短路電流的分類 244
7.1.2短路電流的計(jì)算方法 245
7.2電動(dòng)力計(jì)算原理與方法 250
7.2.1洛倫茲力的計(jì)算方法 251
7.2.2霍爾姆力的計(jì)算方法 251
7.3低壓電器電動(dòng)力建模方法 254
7.3.1框架斷路器短路電流電動(dòng)力計(jì)算 254
7.3.2塑殼斷路器短路電流電動(dòng)力計(jì)算 274
7.4高壓電器短路電流電動(dòng)力建模與分析 279
7.4.1高壓電器短路電流電動(dòng)力建模 279
7.4.2高壓電器短路電流電動(dòng)力計(jì)算與分析 282
7.5本章小結(jié) 294
參考文獻(xiàn) 294
第8章 開關(guān)電器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算與分析 296
8.1彈簧機(jī)構(gòu)的計(jì)算與分析 297
8.1.1中壓彈簧機(jī)構(gòu)的仿真建模與故障訟斷 298
8.1.2低壓彈簧機(jī)構(gòu)的仿真建模與優(yōu)化設(shè)計(jì) 306
8.2液壓機(jī)構(gòu)的計(jì)算與分析 313
8.2.1液壓機(jī)構(gòu)的仿真建模 314
8.2.2液壓機(jī)構(gòu)緩沖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 322
8.3永磁機(jī)構(gòu)的計(jì)算與分析 326
8.3.1中壓永磁機(jī)構(gòu)的仿真建模與故障診斷 327
8.3.2低壓永磁機(jī)構(gòu)的仿真建模與優(yōu)化設(shè)計(jì) 331
8.4本章小結(jié) 344
參考文獻(xiàn) 345
第9章 開關(guān)電弧的仿真實(shí)例 347
9.1微型斷路器電弧仿真 347
9.1.1微型斷路器介紹 347
9.1.2微型斷路器幾何模型簡化 349
9.1.3微型斷路器電弧材料屬性設(shè)置 351
9.1.4微型斷路器電弧仿真邊界條件設(shè)置 353
9.1.5計(jì)算結(jié)果 356
9.2高壓SF6斷路器電弧仿真 369
9.2.1高壓SF6斷路器幾何模型簡化 369
9.2.2湍流模型 369
9.2.3輻射模型 370
9.2.4高壓SF6斷路器材料屬性設(shè)置 370
9.2.5高壓SF6斷路器電弧仿真邊界條件的設(shè)置 370
9.2.6計(jì)算結(jié)果 373
參考文獻(xiàn) 375