ISSN 1004-4965

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基于实验室模拟高压放电冲击力的研究

柴健 刘学良 王学良 李鑫 邳莹 朱传林

柴健, 刘学良, 王学良, 李鑫, 邳莹, 朱传林. 基于实验室模拟高压放电冲击力的研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 341-347. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.032
引用本文: 柴健, 刘学良, 王学良, 李鑫, 邳莹, 朱传林. 基于实验室模拟高压放电冲击力的研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 341-347. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.032
CHAI Jian, LIU Xue-liang, WANG Xue-liang, LI Xin, PI Ying, ZHU Chuan-lin. RESEARCH ON IMPACT FORCE OF HIGH-VOLTAGE DISCHARGE BASED ON LABORATORY SIMULATION[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(3): 341-347. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.032
Citation: CHAI Jian, LIU Xue-liang, WANG Xue-liang, LI Xin, PI Ying, ZHU Chuan-lin. RESEARCH ON IMPACT FORCE OF HIGH-VOLTAGE DISCHARGE BASED ON LABORATORY SIMULATION[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(3): 341-347. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.032

基于实验室模拟高压放电冲击力的研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.032
基金项目: 

湖北省气象局科技发展基金 2020Q12P

详细信息
    通讯作者:

    邳莹, 女, 吉林省人, 工程师, 主要从事雷电防护研究。E-mail: haimencj@126.com

  • 中图分类号: P427.3

RESEARCH ON IMPACT FORCE OF HIGH-VOLTAGE DISCHARGE BASED ON LABORATORY SIMULATION

  • 摘要: 为了研究高压放电冲击波的特性, 通过对冲击波的理论分析, 基于自主设计的一套实验装置对实验室条件下模拟高压放电产生的冲击力大小进行了量化试验。利用2.6/50 μs冲击电流发生器模拟产生放电冲击波, 依次改变冲击电流的幅值及离放电球中心位置的距离, 测定水平方向的冲击力大小。实验结果表明: 在25~100 kA冲击电流下, 离放电球中心位置50 mm处水平方向的冲击力大小为1.6~3.3 N; 随着冲击电流的增加以及离放电球中心位置距离的减小, 水平方向的冲击力呈逐渐增加趋势。当离放电球中心位置的距离超过60 mm时, 冲击力的大小受距离的影响较小。所得结论为研究自然界闪电冲击波的特性提供了一定参考依据。

     

  • 图  1  冲击电流发生器结构

    图  2  冲击力测量装置

    图  3  玻璃球在冲击电流作用下滚动距离以及初速度的关系

    图  4  玻璃球受力分析

    图  5  表面等离子体冲击波变化趋势

    图  6  冲击力与冲击电流幅值的关系

    图  7  离两放电球中心位置不同距离下冲击力与冲击电流幅值的关系

    表  1  玻璃球在玻璃管中的滚动距离(mm)

    序号 冲击电流幅值
    25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
    1 53 102 146 210 266 308 322 313 336 352 370 420 496 563 587 617
    2 66 113 139 199 241 278 290 330 317 346 370 466 507 522 568 578
    3 62 108 152 205 246 289 304 311 330 338 335 482 487 534 607 649
    平均值 60.3 107.7 145.7 204.7 251.0 291.7 305.3 318.0 327.7 345.3 358.3 456.0 496.7 539.7 587.3 614.7
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    表  2  玻璃球在玻璃管中的初速度(m/s)

    序号 冲击电流幅值
    25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
    1 0.08 0.095 0.087 0.084 0.098 0.093 0.103 0.106 0.119 0.131 0.141 0.132 0.143 0.155 0.146 0.145
    2 0.091 0.105 0.081 0.098 0.103 0.116 0.091 0.116 0.112 0.136 0.146 0.145 0.147 0.142 0.149 0.178
    3 0.077 0.097 0.093 0.101 0.112 0.100 0.098 0.128 0.122 0.126 0.123 0.144 0.137 0.145 0.155 0.164
    平均值 0.082 0.099 0.087 0.095 0.105 0.103 0.097 0.117 0.118 0.131 0.137 0.140 0.142 0.147 0.150 0.162
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    表  3  玻璃球在玻璃管中的移动时间(s)

    序号 冲击电流幅值
    25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
    1 1.33 2.14 3.35 4.98 5.43 6.6 6.28 5.89 5.63 5.38 5.24 6.37 6.94 7.28 8.04 8.5
    2 1.45 2.16 3.43 4.07 4.67 4.8 6.37 5.67 5.68 5.09 5.08 6.43 6.92 7.34 7.64 6.5
    3 1.62 2.22 3.28 4.04 4.38 5.8 6.23 4.86 5.40 5.37 5.44 6.70 7.13 7.38 7.82 7.9
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    表  4  冲击力的数值大小/N

    序号 冲击电流幅值
    25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
    1 1.626 1.945 1.778 1.72 1.999 1.904 2.092 2.168 2.435 2.669 2.881 2.69 2.916 3.155 2.979 2.962
    2 1.857 2.134 1.653 1.995 2.106 2.363 1.857 2.375 2.277 2.773 2.972 2.957 2.989 2.902 3.033 3.628
    3 1.561 1.985 1.891 2.07 2.292 2.033 1.991 2.611 2.493 2.568 2.513 2.935 2.787 2.952 3.167 3.352
    平均值 1.681 2.021 1.774 1.929 2.132 2.100 1.980 2.385 2.402 2.670 2.788 2.861 2.897 3.003 3.060 3.314
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-30
  • 修回日期:  2021-04-06
  • 网络出版日期:  2021-09-27
  • 刊出日期:  2021-06-01

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