课题基金 / 基金详情

石墨电极气体开关的脉冲电弧冲击力及其抵御结构研究

批准号:
52077091
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李黎
依托单位:
学科分类:
高电压与放电
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李黎

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
为提高吉瓦-百千安-高di/dt脉冲电弧放电条件下石墨电极气体开关的通流能力和结构可靠性,本项目拟依托本单位大电流脉冲放电开关试验平台,采用理论分析和实验研究相结合的方法,研究石墨电极气体开关的脉冲大电流电弧冲击力作用机制及抵抗强冲击力避免破坏的新型结构。本项目将研究开关脉冲电弧电流引起的洛伦兹力、气体热膨胀力、电弧激波冲击力的产生、发展与传播规律,分析揭示典型石墨电极和相应结构件的受力分布规律,建立受力极值与脉冲放电参数之间的数学物理模型;通过学习啄木鸟头部抗冲击结构,结合石墨材料特性,采取仿生学设计,提出满足应力分散传递的电极优化形制及抱箍式电极固定安装结构,理论计算和实验验证新型电极形状、固定方式、缓冲结构的优化设计方法,减小开关关键部件局部受力压强,提高在高电流峰值和高di/dt下的石墨电极受力安全性和开关整体的结构稳定性。本项目可为高性能石墨电极开关的研究提供理论支持。
英文摘要
In order to improve the discharge capability and structural reliability of the gas switch with graphite electrodes for high pulse current, high power and high di/dt, based on the pulsed switch test platform, this project will study the action-mechanism of shock force caused by discharge arc, and develop the switch structure with higher strength to prevent pressure failure. Specifically, the thermal expansion force, the Lorentz force, and arc shock force during switch discharge will be investigated. The focuses are the laws of generation, development and propagation of these forces. The force distributions of graphite electrodes and corresponding structural parts will be analyzed. The mathematical model between the pressure maximum and the pulse discharge parameters will be built. According to the bionics of woodpecker head and the graphite material properties, a novel electrode shape with large curvature side profile and its hoop mounting structure will be proposed. In this project, the optimal design theory of novel electrodes, fasteners and buffers will be quantified by theoretic calculation and experiments. Through these studies, the local pressure maximum applied to key parts of the switch will be decreased. While discharge with high current peak and high di/dt, the mechanical safety of graphite electrode and the overall structural stability of the switch will be improved. This project can provide theoretical supports to perfect the research of the high-performance gas switch with graphite electrodes.
为提高吉瓦-百千安-高di/dt脉冲电弧放电条件下石墨电极气体开关的通流能力和结构可靠性,本项目研究了开关脉冲电弧电流引起的洛伦兹力、气体热膨胀力、电弧激波冲击力的产生、发展与传播规律,分析揭示了典型石墨电极和相应结构件的受力分布规律,通过学习啄木鸟头部抗冲击结构,结合石墨材料特性,采取仿生学设计,提出了满足应力分散传递的电极优化形制及抱箍式电极固定安装结构,验证了新型电极形状、固定方式、缓冲结构的优化设计方法,减小了开关关键部件局部受力压强,提高了在高电流峰值和高di/dt下的石墨电极受力安全性和开关整体的结构稳定性。本项目共发表SCI论文10篇,中文核心期刊论文4篇。培养了研究生6名,获得中国商业联合会全国商业科技进步特等奖1项。项目研究成果被中国工程物理研究院采纳为下一代惯性约束聚变能源驱动系统技术方案。
石墨电极气体开关的电弧氧化反应机制及其调控方法的研究
  • 批准号:
    51777082
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李黎
  • 依托单位:
沿面放电触发的石墨电极火花间隙开关特性和机理的研究
  • 批准号:
    51107049
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李黎
  • 依托单位:
基于改进能量平衡法和动力学法的输电线微风防振研究
  • 批准号:
    50878093
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    李黎
  • 依托单位:
国内基金
海外基金