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弓网电弧磁流体动力学模型及温度分布研究
| 论文题名： | 弓网电弧磁流体动力学模型及温度分布研究 |
| 关键词： | 高速列车;弓网电弧;MHD模型;温度场;热导率 |
| 摘要： | 良好的弓网关系是保障高速列车安全运营的三大关系之一，而弓网电弧已经成为弓网关系中需要解决的核心问题。受电弓滑板与接触网导线分离瞬间，弓网间隙被击穿，从而产生弓网电弧。随着高速铁路运营速度的不断提高，牵引电流持续增加，使得弓网电弧中的能量越来越大，电弧对弓网滑动接触材料的损害也越来越严重。弓网系统事故频发，严重危害了高速列车的稳定受流。一方面，电弧侵蚀是弓网接触面材料严重磨损的关键因素，弓网电弧产生的瞬时高温侵蚀接触材料表面，造成材料表面凹凸不平，加剧了接触材料的滑动磨耗;另一方面，电弧高温使得接触网导线受热拉伸发生塑性形变，降低导线的抗拉强度，引起导线断裂。因此，研究弓网电弧的温度分布特征及其影响因素，有助于改进接触面材料、增强其耐电弧侵蚀能力，进而提高弓网系统服役性能。 本文基于磁流体动力学(MHD)理论，建立了弓网电弧的MHD模型，耦合了弓网电弧等离子体区域复杂的热场、流场和电磁场等内部环境，考虑了电弧的热辐射现象和流固耦合传热。以流体力学计算软件ANSYS/FLUENT为求解平台，并对其进行二次开发，建立弓网电弧等离子体的二维几何模型。 基于弓网电弧的二维仿真模型，设置合理的流场和电磁场边界条件，仿真计算弓网电弧温度分布，并对仿真结果进行分析。探讨了弓网电弧的形态、电流密度和电场的分布特性，并通过试验与仿真结果对比验证了仿真模型的可靠性。研究了弓网电弧弧柱的温度分布特性以及接触网导线和受电弓滑板内部的温度分布规律。 最后，讨论了电弧温度分布的影响因素，研究了不同电弧电流下弓网电弧温度的变化，探究了受电弓滑板材料热导率对滑板内部温度分布的影响规律以及接触网导线廓形的改变对其内部温度和电弧电流密度分布的影响。 |
| 作者： | 韩伟锋 |
| 专业： | 高电压与绝缘技术 |
| 导师： | 吴广宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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