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文档简介
Multi-physical-fieleringStrongCouplingoPUZiheng1,2,ZHANGLong1,2,YEKuan3,ZHOUKai3,Z(1.CollegeofElectricalEngine2.HubeiProvincialEngineeringTechnologandtoaccuratelysimulatethedistributionofchargedparticlesinthegapundertheconditionofvegetatiperestablishesaDCgapmulti-physical-fieldcouplingmodelinwhichthestrongcouplingoconditionofvegetationflameistakenintoaccount.Thekevegetationburningtest.Theeffectsofdifferentpolarityvoltagesanofchargedparticlesandtheeffectsofchargedparticlesonthebackgroundelectricfieldareanasimulation.Theresultsshowthat,underthetestconditions,whenthecoefficientofthepyrolysisreactionequationofismodifiedtoC10H14O6→4C+3CO+CO2+2CH4+2H2+H2Oansimulationresultsaretheclosesttothetestresults.Withthedeleakagecurrent.Theeffectofchargedparticlesontheinitialbackgroundeleerthanthatofthenegativeelectrode.Theincreasementofthebackgroundelec70%~110%,andtheincreasementofthebackgroundelectricfieldnearthenegativeelectrodeis4Keywords:DCvoltage;vegetationburning;chargedparticle;ProjectsupportedbyNationalNatura(51607103).物等[5-10]。其中,植被燃烧的化学电离、热电离效普子恒,张隆,叶宽,等:考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型5371基于化学反应的植被燃烧多物理场仿真植被燃烧过程包括植被热解气体的扩散和氧Fig.1Couplingrelationofmultiplephysica538影响的重整化群(renormalizationgroup,RNG精度,且能准确描述火焰等旋涡的高速流动状+ii=αkμeff+Gk+ρε(1)i iGk−C2ερki为空间+−+−∇2V=−e(5)大量学者通过对植被的元素构成和热分解产CxHyOz→C,H2O,CO2,CO,CH4,H2,等(6)CH4+2O2→CO2+2H2O(7)CO+0.5O2→CO2(8)H2+0.5O2→H2O(9)CH+O→HCO++e−HCO++H2O→CO+H3O+(11)CaO+CO↔Ca++e−+CO2(12)K+CO+O↔K++e−+CO2(13)植被燃烧过程中的化学反应速率符合阿伦尼考虑不同植被的热解产物比例和热解反应速A/s–1Ea/(kJ·mol–1)n–100Table2ArrheniuA/s–1Ea/(kJ·mol–1)n09.03×101500普子恒,张隆,叶宽,等:考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型539木垛组成,测量装置包括红外摄像仪(IR)、可见光此,由木垛上表面15cm处为起点,以15cm为间植被稳定燃烧阶段各测温点处的温度由下至植被燃烧产生的带电粒子导致间隙更容易形Fig.2LayoutofexperimentalFig.3Settingoftemperaturemeasurin正负正负正负正负540本文考虑火焰体和棒电极产生的背景电场均度在100~300s时稳定在700~800℃;热解反应方比可知:植被热解方程为式(15)时,模型中松木燃应方程为式(16)时的温度相对试验结果偏低,而植Fig.4GeometryofsimuTable4Reaction1C10H14O6→4C+3CO+CO2+2CH4+2H2+H2O2C6H10O5→2C+2CO+CO2+CH4+2H2+H2O3C8H14O6→3C+2CO+CO2+2CH4+H2+2H2OC10H14O6→4C+3CO+CO2+2CH的进一步研究,得到设置松木热解反应速率为2.4×10–8mol/(m3·s)时的仿真结果与试验结果最相普子恒,张隆,叶宽,等:考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型541Fig.5EffectsofdifferentvegetatiFig.6Effectofdifferentpyrolys此对不同工况下间隙内的H3O+和电子浓度进行计542极附近与电极极性相异的带电粒子浓度由10–11Fig.8DistributionofchargedparticFig.9DistributionofchargedparticFig.10Averageconcentr普子恒,张隆,叶宽,等:考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型54340%。随着电极高度的降低,燃烧产生的带电粒子本文建立了考虑化学反应强耦合的植被火焰1)植被的热解反应方程和反应速率是模型的关键参数。燃料为松木时,热解反应方程表示为下的泄漏电流约为–20、–30kV直流电压时的Fig.11DistortioneffectofcomFig.12Averagevalueofele3)植被燃烧产生的带电粒子会对背景电场产strategyforkeyregionalpowergri544plicationofextinguishingagentdroptestustransmissionlines[J].HighVoltageassessmentofwildfire-inducedtripsintransmissionlineanalysisof220kVandabovepowertransmiince-levelpowergrid[J].Highdowncharacteristicsofrod-planegapwithfloatingnismofmodelACtransmissionlineunderforesfire[J].ProceedingsofTellusB:Chemicaland[10]祝贺,刘程.gapunderforestfireconwildfiredisaster[D].Guangzhou,China:Guangdongwire-plateelectrostati[13]MPHALEK,HERONM.Measurembiomassfire[J].InternationalJournalofbreakdownof500kVtransmissionlineintermsomechanism[J].ProceedingsofthvoltagebreakdowncharacteristicsofgapunderfireconditioProceedingsoftheCSEE,2014,34(3):453-459.CHENHaixiang.Physico-chemicaandrelevantanalysismethods[D].Hefei,China:UnivticsofCH4/airpremixedflameundertheeffectofDCelectricfield[J].JournalofXi’anJiaotongUniversity,2020,fJournalofXi’anJiaotong[20]张灏,高忠权,高煦尧,等analysisontheioncurrentflame[J].JournalofXi’anJcharacteristicsofcombufieldcoupling[C]//ProceeElectricalMaterialsandPowerEquipme
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