中国科技论文

China Sciencepaper

  • 有机朗肯循环回收水泥工业余热的研究

    翟慧星;安青松;史琳;

    将水泥生产流程中窑头和窑尾排放的烟气作为热源,基于2 500t/d典型水泥生产线,从理论上计算有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)回收水泥工业余热的潜力,并分析跨临界ORC循环的优势。结果表明,ORC不需要真空设备和过热器,设备简单,实际运行效率高,合适的工质可以将热源出口温度降至最低,热能利用充分,变工况性能好,相比传统的余热锅炉蒸汽轮机发电更具有发展潜力。

    2016年11期 v.11 1201-1205页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
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  • 涡轮动叶顶部换热的萘升华模拟实验研究

    刘亮亮;刘昊;竺晓程;杜朝辉;

    为了研究叶顶形状对涡轮动叶顶部上换热特性的影响,在低速涡轮实验台上采用萘升华技术对2种叶顶(平叶顶和凹槽叶顶)的换热系数进行了实验测量。同时为增加实验的可信性,将该测试方法在吹风平板上进行了验证。实验结果表明:萘升华法可以较准确地获得平板上的换热趋势,可以用于测量涡轮叶顶壁面的换热特性;采用凹槽结构将影响叶顶的泄露流动,从而改变叶顶局部区域的换热分布。实验测量结果能为涡轮动叶顶部换热的研究提供一定的参考。

    2016年11期 v.11 1206-1209+1239页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
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  • 真空电爆炸金属丝中电子的单粒子轨道行为

    吴坚;杨泽锋;李兴文;

    为了认识真空电爆炸金属丝中电压击穿过程,基于单粒子轨道理论,根据1kA、100A/ns电流下铝单丝电爆炸实验的电流电压波形,建立了电子运动轨迹的数学物理模型,计算得到不同初始条件(产生时刻、初始位置、速度)下电子的运动轨迹。计算结果表明:对于初速度为0的电子,运动轨迹位于r-z平面;当电流超过0.3kA时,电子开始被束缚在金属丝周围,磁场越强,发射位置距离金属丝越近,回旋运动的径向范围越小,与轴向碰撞的次数越多,越有利于电压击穿;当发射电子的初始动能等于电压击穿时的欧姆沉积能量时,初始速度沿径向方向时的运动轨迹与其沿轴向方向时的轨迹没有显著差异,而角向方向的初始速度将引起电子绕金属丝旋转。

    2016年11期 v.11 1210-1213页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 周期性结构Mo背电极的设计及其陷光特性研究与应用

    贺瑞霞;张晓丹;许盛之;高海波;梁雪娇;孙顶;葛阳;孙建;张德坤;魏长春;赵颖;

    为了改善金属钼(Mo)电极的光学特性,采用类桑拿法通过聚苯乙烯小球自组装制备了具有周期性结构的Mo电极,通过控制钼的沉积厚度和小球的刻蚀时间来获得具有不同高度和周期的衬底结构,并研究了其对周期性Mo衬底光学特性的影响。实验结果表明:周期性结构衬底显著提高了长波区域(>1 100nm)的反射,尤其当铜锌锡硒(CZTSe)吸收层厚度减薄至0.5μm时,为了进一步增加光吸收,通过在CZTSe薄膜表面引入金字塔形貌的氧化锌,与周期性衬底形成了光学陷阱结构,增加了CZTSe光吸收。该结果对超薄化合物电池的研究具有一定的指导作用。

    2016年11期 v.11 1214-1218页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
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  • 反钙钛矿化合物Mn_3Co_(1-x)N的磁相变及其反常热膨胀性能研究

    史可文;孙莹;邓司浩;胡鹏伟;王蕾;卢会清;MUHAMMAD Imran Malik;赵文君;王聪;

    为了研究Co空位对Mn_3CoN化合物磁性质和热膨胀性能的影响,采用固相烧结法制备了名义配比为Mn_3Co_(1-x)N(x=0,0.1,0.2,0.3)的反钙钛矿结构化合物,并研究了该类化合物的晶格、磁转变和热膨胀性能。结果表明:所有的样品均显示出2个磁转变点;随着x的增加,低温磁转变点往高温移动,高温磁转变点往低温移动;同时,所有的样品中都发现了反常热膨胀行为,包括低于270K的低热膨胀和270K附近的负热膨胀;低热膨胀区间的线膨胀系数随着x的增加而呈现出减小的趋势;值得注意的是,当x=0.3时,样品在100~240 K温度区间内显示出近零热膨胀行为,其热膨胀系数α=9.70×10~(-7) K~(-1);Mn_3Co_(1-x)N化合物中的反常热膨胀行为可能是磁体积效应所致。

    2016年11期 v.11 1219-1222页 [查看摘要][在线阅读][下载 226K]
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  • 基于泄漏电流的人工污秽试验数据特征量的状态转换分析

    贺博;齐以年;修娅萍;王雨;冯李军;

    为了降低高压线路中绝缘子发生污闪的几率,提出一种基于泄漏电流特征量的污闪在线监测和沿面电弧放电机理的研究方法。由于沿面电弧放电过程复杂,仅通过研究泄漏电流的幅值很难识别沿面电弧的放电状态,故提取泄漏电流信号包络线的均值、均方差、峰度、偏度和三次谐波畸变因子5个统计指标;将其看作5个随机过程的样本,分别计算各随机过程的一步状态转移矩阵,并分析其状态转移过程。结果表明:沿面电弧放电过程表现出了一定的统计规律;泄漏电流每个特征量仅包含电弧放电过程的部分信息,结合多个指标的分析可以更好地实现电弧放电状态的识别;由一步状态转移矩阵可求解多步状态转移矩阵,从而可以实现对未来各放电状态出现概率的计算和污闪风险的预测。

    2016年11期 v.11 1223-1227页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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  • 四川盆地下侏罗统页岩吸附扩散动态实验研究

    王金杰;李亚军;尚胜祥;李康宁;董明哲;

    针对气体在页岩中的吸附扩散过程,设计并搭建页岩气运移机理研究装置,对甲烷吸附扩散动态过程进行描述。通过等温吸附实验、吸附扩散动态实验和液氮吸附实验,验证了该实验方法的可靠性,分析了不同样品的性质差异,并对页岩气吸附扩散动态过程给出准确描述。实验结果表明:JY-2样品的饱和吸附量约为JY-1样品的3倍,二者分别为3.2、1.1mL/g;压力影响气体的吸附扩散过程,压力越高,平衡时间越短,运移速率越快;页岩样品微孔分布广泛,1~30nm范围内的孔径主要分布在3~5nm;JY-1与JY-2样品的TOC质量分数分别为1.7%和3.4%,对应比表面积分别为2.57m2/g和22.95m2/g;根据实验结果建立页岩气动态吸附扩散数学模型,可进行不同压力下的气体生产动态预测。通过与已有模型进行分析对比,证明所提出的实验方法可靠,所建立的数学模型误差为1.44%。为现场生产动态预测及生产方案制定奠定了实验基础并提供理论探讨的参数。

    2016年11期 v.11 1228-1234页 [查看摘要][在线阅读][下载 278K]
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  • 垂直轴潮流能水轮机水动力性能对比研究

    孙科;赵金辉;杨旭;盛其虎;

    为了对比不同形式的垂直轴潮流能水轮机的水动力学性能,基于商用软件ANSYS14.0的CFX模块,采用数值计算的方法分别模拟了固定偏角水轮机、自由变偏角水轮机、主动变偏角水轮机以及内外双层垂直轴水轮机的流场信息,计算并提取了内外双层水轮机的"效率-叶尖速比"曲线,以及其他形式水轮机在速比λ=2.0和λ=2.5时的效率值。同时还提取了各模型单个叶片所受切向力系数随位置角变化的曲线,分析各种形式水轮机性能差异的原因,最后综合各方面的因素对所研究的几种水轮机进行了比较和分析。结果表明:固定偏角水轮机在高速比时性能最佳,低速比时性能较差;自由变偏角水轮机、主动变偏角水轮机和内外双层水轮机均可以降低叶片载荷,在低速比下能量利用率优于固定偏角水轮机。

    2016年11期 v.11 1235-1239页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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  • 基于离散坐标的谱配置法对太阳能辐射传输特性的研究

    马菁;孙亚松;

    为了更好地研究在大气层中的太阳能辐射传输过程,采用基于离散坐标的配置点谱方法(spectral collocation method based on discrete ordinate,SCMDO)求解与偏振辐射相关的矢量辐射传输方程。对于矢量辐射传输方程,角度方向上采用离散坐标离散,在空间上采用谱配置法离散。采用切比雪夫多项式构建在配置点上的基本函数。为了验证SCMDO对于矢量辐射传输方程求解的准确性和有效性,选取2个代表性算例进行验证,并将该方法计算结果与其他数值方法获得的数值结果进行比较。结果表明:采用SCMDO获得的Stokes参数角度分布与文献中的结果相吻合,且SCMDO具有指数次幂的节点收敛速率。

    2016年11期 v.11 1240-1244页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K]
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  • 分叉管结构对爆震波传播过程影响的数值研究

    熊姹;卢秦尉;李红宾;

    为深入了解爆震波在多分叉管内稳定自持传播的机理,采用开源计算程序(Diagonalized Upwind Narier-stokes),模拟了爆震波在5种不同结构的分叉管中的传播过程。通过比较分叉管内爆震波传播过程的压力和温度云图,并分析爆震波传速度特性,总结出不同分叉管结构对分叉管中爆震波爆震特性的影响。在对次爆震管压力云图和爆震波速度特性进行分析后,得到次爆震管中爆震特性。计算结果表明:分叉管内爆震波传播较好的管型为收敛型分叉管,这为进一步的实验研究和分叉管实验件设计提供了理论依据。

    2016年11期 v.11 1245-1248页 [查看摘要][在线阅读][下载 250K]
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  • 适合于石油钻井地层岩石研磨性测定的标准磨损件研制

    袁军;邹德永;钟洪娇;邢晨;孟祥雨;

    为了准确地测定石油钻井地层岩石的研磨性,设计了一种标准磨损件,通过室内试验,研究了不同胎体配方及金刚石参数对试件钻进深度和磨损量的影响规律,优化了试件配方参数。标准磨损件设计为微型取心钻头结构,以酚醛树脂和铜粉为胎体主要材料,以金刚石为磨削元件,采用热压工艺烧结合成,标准试件的磨损能够反映金刚石钻头的磨损实质。以标准试件研磨破碎单位体积岩石的磨损体积作为岩石研磨性指标,试验测定了石油钻井地层代表性岩石的研磨性指标,将石油钻井地层岩石的研磨性分为6级。结果表明:标准磨损件的金刚石体积分数为25%、粒度为60目,胎体配方为:酚醛树脂55%、Cu25%、Cr2O38%、ZnO6%、SiC5%、空隙1%。

    2016年11期 v.11 1249-1253页 [查看摘要][在线阅读][下载 236K]
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  • 致密储层微纳喉道微尺度效应流动模拟

    曹仁义;安娜;田虓丰;王阳;徐中一;

    利用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)方法进行了微圆管的流动计算,通过模拟致密储层纳米喉道中流体与岩石的相互作用,实现了1~10nm纳米喉道中微尺度流动模拟,从介观尺度初步揭示了微纳米喉道中边界层产生的机理;在离散介质力学方法基础上,利用统计方法得到了1~10nm不同喉道半径的流动剖面,表征了微纳米喉道中流体的边界层特征,为利用连续介质力学表征非线性渗流奠定了基础。结果表明:由于壁面分子的吸引,近壁处水的密度较高;半径1nm喉道中,分子热运动对流动影响很大,速度剖面不明显,随着半径变大,速度剖面的抛物线特征逐渐加强。

    2016年11期 v.11 1254-1258页 [查看摘要][在线阅读][下载 495K]
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  • 双水平井SAGD井组开发方式优选研究

    刘楠楠;鞠斌山;陈常红;

    为研究双水平井蒸汽辅助重力泄油(steam assisted gravity drainage,SAGD)井组开发过程中各因素对开发效果的影响,运用油藏工程原理描述各开发阶段的产能,得出影响SAGD开发注采效率的可控因素,包括:蒸汽干度、注采比和多井组SAGD开发的井组距离等开发因素,并采用数值模拟方法进行优选调控。模拟结果表明:井底蒸汽干度越高,SAGD注采效率越好;注采比影响蒸汽腔的发育范围,优选注采比约为0.9;模拟蒸汽腔的发育极限以确定相邻SAGD井组的干扰范围,优选SAGD井组间距离约为75m。为指导SAGD井位布置,模拟低物性段分布的影响,注采井之间存在低物性段,可以防止汽窜,注汽井上部存在低物性段却阻碍蒸汽腔的发育。

    2016年11期 v.11 1259-1262+1287页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • K型井架起升及倾斜的随机有限元可靠性分析

    许定江;练章华;万夫;周兆明;敬佳佳;

    井架起升的过程以及井架使用中出现的倾斜都是十分危险的作业工况,极易出现井架拉弯载荷导致的应力集中,造成井架安全性及可靠性的下降。针对以上问题,选取JJ170/41-K等5种不同型号的K型井架建立其起升过程及倾斜状态下的力学分析模型,采用随机有限元方法在Visual Studio平台上实现了对其力学特性、参数敏感性以及可靠性的分析。计算得到了井架起升过程中的应力、位移分布及其可靠性评估曲线,并得到了井架倾斜工况下的重要影响变量。研究表明:所开发的分析平台操作简便,可靠性参数计算结果的精度较高。

    2016年11期 v.11 1263-1268页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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  • 基于改进人工蜂群算法的配电网故障恢复

    李世光;吴娆;高正中;齐亮;张春荣;

    针对传统的配电网故障恢复算法收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出了一种基于改进人工蜂群的配电网故障恢复方法。首先,跟随蜂按照适应度排序的选择策略(rank fitness selection)进行蜜源选择,此方法根据目标值将种群个体排序,按照个体的序位来选择蜂源个体,保持了种群的多样性,避免了"早熟"现象;进而,侦查蜂采用变邻域搜索算法,通过改变拓展结构集的搜索范围获取新蜜源,同时考虑到配电网故障恢复多目标函数搜索的难度,将目标函数归一化后采用层次分析法进行整合,变为单目标函数优化问题;最后,对整合后的目标函数在传统配电网与含分布式电源的系统中进行优化求解,得到供电恢复方案。算例分析表明:文中所提方法与传统人工群群算法相比,迭代次数均减少40%以上,综合目标函数最大可增大11.55%。

    2016年11期 v.11 1269-1274页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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  • 梳齿密封和圆孔型阻尼密封结构强度分析

    胡航领;何立东;黄文超;涂霆;

    针对某型号火箭发动机氢涡轮泵多次出现异常振动的问题,拟用孔型阻尼密封代替原有梳齿密封。采用ANSYS有限元建模方法对2种密封结构强度进行校核和对比分析,研究了不同结构参数对孔型密封强度的影响规律。结果表明:孔型密封相对梳齿密封而言,结构最大应力强度稍大,但在许用应力以下,且结构最大变形量较小;孔型密封周向50孔时前、后密封的最大应力强度、最大变形量相对于周向80孔密封结构小;随着密封孔深的增加,孔型密封结构的最大应力强度、最大变形随之增大;根据第三强度理论设计的孔型阻尼密封满足实际工程需求。

    2016年11期 v.11 1275-1278页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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  • 低渗透油藏混合井网极限注采井距确定新方法

    徐伟;唐海;吕栋梁;唐瑞雪;

    为确定低渗透油藏混合井网极限注采井距,以新疆油田某低渗透油藏为例,引入压力梯度特征等值线的概念,并借助于comsol仿真软件建立物理模型,在模型中采用试算法,达到实际注采压差下压力梯度特征等值线恰好经过压裂水平井裂缝端点,得到极限注采井距,同时分析了压裂水平井的裂缝条数、裂缝间距和裂缝半长对极限注采井距的影响。通过上述研究表明:随着压裂水平井裂缝条数、裂缝间距的增大以及裂缝半长的减小,混合井网极限注采井距减小;注水井位于2条裂缝之间时波及效果好;裂缝间距比裂缝半长对注采井距的影响大,裂缝间距超过160m时混合井网极限注采井距减小幅度加大。

    2016年11期 v.11 1279-1282页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • DIgSILENT在电力系统稳定计算中的应用

    王莉丽;刘崇茹;

    因为电力系统仿真分析软件DIgSILENT(digital simulation and electrical network)引入时间较晚,可供学习和借鉴的资料不多,为了分析研究人员更加深入了解和应用该软件,介绍了DIgSILENT软件中电源、控制、接口、用户自定义模型等几个方面的特点;对该软件的同步发电机模型和负荷模型进行了详细的研究;并针对电力系统稳定问题,以单机无穷大系统为算例,应用DIgSILENT与Matlab进行联合仿真。结果表明:该方法不但没有牺牲计算速度和精度,同时还发挥了DIgSILENT在新能源发电机组建模精细化方面和Matlab在控制系统建模灵活性方面的优势。

    2016年11期 v.11 1283-1287页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
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  • 大容量汽轮发电机定子线圈绝缘结构改进的研究

    张瑞钧;陈春天;

    采用数值计算法得出了大容量汽轮发电机定子线圈槽部的电场分布和电场集中系数,并进行了试验研究。采用线性回归分析方法求出了定子线圈槽部电场集中系数与绝缘厚度和导线圆角半径的函数关系。为大型汽轮发电机绝缘结构合理设计、提高绝缘运行寿命奠定了基础。

    2016年11期 v.11 1288-1290页 [查看摘要][在线阅读][下载 112K]
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  • 过渡流状态下5列叉排圆柱列流动传热特性研究

    张园园;喜冠南;

    为了研究小型化换热器叉排管束群在过渡流状态下的传热强化机理,对5列叉排圆柱列的流动传热特性进行了数值分析。使用Fortran自编程序,通过基于复合网格的计算方法,研究了5列叉排圆柱列在不同横向间距(Ps/D)下的流动与传热特性。结果表明:当Ps/D=3时,5列叉排圆柱列的传热强化效果最好;Ps/D=4~6时,其传热强化效果降低。在不同横向间距下,第2列圆柱列的传热强化效果最为明显,后排圆柱列的传热强化效果逐渐降低。

    2016年11期 v.11 1291-1294+1320页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
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  • 基于CPGA的网架重构协调优化方法

    刘文轩;顾雪平;董金哲;

    针对电网大停电后机组、负荷与线路的动态协调恢复问题,提出了一种综合考虑恢复时间与恢复效果的网架重构协调优化方法。通过考虑机组、负荷的拓扑重要度和其自身的特性,定义机组的加权恢复效率指标和负荷的非线性恢复价值指标,以每个时步恢复的机组与负荷综合重要度最高,以及所要操作的线路数最少为目标,并结合各项约束条件建立网架重构协调优化模型;以有利于系统出力恢复、提高网架重构速度的方式,对系统内的机组、负荷、线路进行统一优化,保证了重构过程的可靠性、简洁性,利于进行后续重构过程;应用具有较好群多样性、计算稳定性和对多峰值问题实用性的粗粒度并行遗传算法(coarse-grained parallel genetic algorithm,CPGA)对所建立的模型进行求解。最后,采用新英格兰10机39节点系统对所提方法进行验证。结果表明,该方法可以快速有效地求得满意的恢复方案。

    2016年11期 v.11 1295-1299页 [查看摘要][在线阅读][下载 208K]
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  • 车用动力电池管理系统改进均衡控制算法

    高见文;葛卫丽;李雪健;薛行贵;

    为了提高车用动力电池管理系统的可靠性,延长电池的寿命并提高安全性,提出了一种基于改进电荷累积法的剩余电量(SOC)估计方法,在此基础上,进一步提出了一种控制电池单体SOC上限的均衡控制算法,并设计了相应的均衡电路,控制电池SOC工作区间,减少电池之间的不一致性,减缓电池劣化,提高电池的寿命。测试实验的结果显示:电池SOC值约呈线性下降,说明改进的SOC估计方法可行,电池充放电过程中SOC值都能维持在要求的范围内,达到了均衡充放电的目的。

    2016年11期 v.11 1300-1304页 [查看摘要][在线阅读][下载 263K]
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  • 预烧粉相结构对Pb_(0.925)Ba_(0.075)Nb_2O_6-0.5%TiO_2压电陶瓷结构和电学性能的影响

    张安平;刘鹏;

    为制备具有高密度、单一正交铁电相及优异压电性能的大尺寸(直径D=25mm,厚度d=3mm)PbNb2O6基压电陶瓷,研究了900℃预烧获得的三方相粉体(PBNT/R)和1 250℃预烧获得的正交相粉体(PBNT/O)对陶瓷晶体结构、微观形貌、介电及压电性能的影响。结果表明:正交相预烧粉体制备的陶瓷,显微结构较致密,其平均晶粒尺寸更小(11.9μm),同时表现出了较高的压电性能(d33=82pC/N),适用于高温压电传感器。

    2016年11期 v.11 1305-1309页 [查看摘要][在线阅读][下载 360K]
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  • 基于云计算的电磁场有限元计算方法研究

    金亮;邱运涛;杨庆新;牛萍娟;祝丽花;张献;郭富坤;

    与工程实践密切相关的电工装备真实模型仿真计算,具有计算规模庞大、计算复杂程度高的特点。为此,提出1种基于云计算及弹性计算的并行计算实现方法;使用虚拟化技术将资源整合为可扩展的虚拟资源池,并搭建了并行计算集群;部署了9台Redhat6.0的Linux系统,其中1台作为主节点(master),负责整体计算任务的分配、调度与存储;集群之间通过1台千兆路由器相连,节点之间采用SSH通信协议机制;选取感应电机的静磁场计算作为案例,使用OPENMPI编制计算程序,在云计算平台的虚拟集群中实现了计算节点数分别为202万、246万、285万、324万规模的并行计算。计算结果表明:7台节点是4种计算规模中计算用时最少的最优节点数;随着亚马逊云计算3.6GHz通讯宽带的实现以及私有云万兆网的部署,云计算平台实现的并行计算效率可进一步提升。

    2016年11期 v.11 1310-1314页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • 500kV电缆隧道的电磁场研究

    李艳;孟毓;

    为优化电缆敷设方式,采用加拿大SES公司开发的CDEGS接地分析软件(Current Distribution、Electromagnetic Fields、Grounding and Soil Structure Analysis)建模计算,对隧道中敷设交流电缆线路所产生的电磁场进行评估。通过对比不同布置方式下的电磁场值,给出500kV虹杨进线工程中本期及远期最优敷设方式。按最优敷设方式对电缆隧道建模,计算隧道内、外部环境中的工频电磁场,研究其空间分布规律,并讨论相关因素的影响。研究发现:电力电缆线路唯一可能存在电磁环境影响的是工频磁场的影响问题;仅有本期2回电缆时,磁场值不超过100μT,属于安全范围,但考虑远景第3回电缆时,磁场值增加约10倍,远远超出了我国环境标准规定的限值要求,应采取有效的磁场屏蔽措施;隧道内部,电磁场最大值出现在距离隧道底部0.75m高处,随后以指数式迅速衰减;电力电缆线路在地表面的电磁场可以忽略不计。

    2016年11期 v.11 1315-1320页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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