我國的能源分布為西多東少,其中,煤炭等化石能源主要分布在西部和北部地區(qū),水資源主要集中在西南地區(qū)。近年來,隨著對西部能源開發(fā)力度的加大,對西電東送工程的依賴也越來越高,通過特高壓輸電將西部能源以電能的形式輸送到全國各地。我國西部地區(qū)海拔普遍偏高,很多地方海拔達到4000米以上,像拉薩市的海拔有3600米,而唐古拉山口的海拔將近5000米。隨著海拔升高,空氣密度逐漸降低,氣體的絕緣性能也會受到影響,若電力系統的設計或操作不當會引發(fā)事故。因此對低氣壓下氣體放電相關特性的研究就顯得非常有必要了。為研究不均勻電場下短間隙放電的放電通道外部特征和大氣壓強的關系,本文重點研究了放電通道的分形維數隨氣壓的變化。首先應用WZ模型通過MATLAB仿真對不同氣壓下針板電極放電通道的發(fā)展進行模擬,仿真的過程中將針板電極之間的氣體電介質宏觀化,根據氣體密度分成若干個網格,每一個網格格點都有可能成為放電發(fā)展點,根據邊界條件,通過拉普拉斯方程計算出各格點的電位,再通過rand函數計算出待發(fā)展點與周圍樹點連接的概率,得出放電通道的發(fā)展路徑,最后計算出放電通道的分形維數。仿真時通過改變針板電極之間的網格步長來達到改變... 

【文章來源】：重慶理工大學重慶市

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

科赫曲線

2基于WZ模型的針板電極放電仿真92基于WZ模型的針板電極放電仿真本章首先介紹了基于WZ模型的氣體電介質放電的仿真原理。然后通過MATLAB2017建立針板電極放電模型，對同一實驗環(huán)境、不同氣壓下60mm間隙的針板電極放電現象進行了仿真，詳細解釋了仿真步驟和仿真流程。最后得出不同氣壓下針板電極放電通道分形維數的變化。2.1WZ模型簡介WZ模型是根據放電時的分形特征和隨機性建立的仿真模型，是對針板電極間的微觀通道進行描述，放電時將針板電極之間的氣體電介質宏觀化，根據氣體密度將兩電極之間的空氣電介質分成若干個格點，每一個格點均有可能成為放電發(fā)展點。通過有限差分法，計算出模型中各個格點的電位。放電通道發(fā)展的過程中主要受確定性因素和隨機因素影響。確定因素即電介質中的電場分布，隨機因素指的是發(fā)展概率指數η。WZ模型的針板電極仿真結構圖如圖2.1所示。圖2.1WZ模型的針板電極結構圖在WZ模型中放電的發(fā)展為步長相等的步進式發(fā)展，邊界條件為針電極電位φ=1，

2基于WZ模型的針板電極放電仿真11圖2.2為圖2.1中任取某相鄰的五個點，每個點之間的網格步長均為h，0點的一階偏導數為圖2.2網格節(jié)點示意圖xxxhyhxyhxx2),(),(|00000(2.8)則二階偏導數為23010000222),2(),2(|0hhyhxyhxxxxxx(2.9)用有限差商代替0|22yyx，則2402222|0hxyy(2.10)將式(2.9)和式(2.10)帶入到式(2.7)中，可得差分離散化后的拉普拉斯方程443210(2.11)綜上所述，在WZ模型中，兩電極之間的每一個格點都有一個差分方程，通過邊界條件和各個內部格點電位聯立成方程組即可計算出所有格點的電位值。在實際仿真時，由于格點數龐大，方程數量多，很難聯立方程組，因此，本文通過MATLAB，采用雅可比迭代形式來計算各個格點的電位。迭代過程如式(2.12)。)(41,11,,11,1,kjikjikjikjikjii,j=1,2,...(2.12)通過式(2.12)迭代時，若發(fā)展點為邊界點，則根據邊界條件φi,j=fi,j代入，設迭代時允許的最大誤差為W，則Wkjikji||,)1(,(2.13)在計算出各格點的電位后，通過發(fā)展概率函數計算出放電通道的發(fā)展方向。其發(fā)展概率函數為


本文編號：3321100