基于COMSOL的陶瓷绝缘子闪烧技术的研究制造技术

本发明专利技术利用仿真软件COMSOL，以氧化铝为样品，建立了闪烧的模型，获得了样品表面的温度分布，分析了电场强度和电流密度对样品致密度和样品尺寸的影响。有利于加深对闪烧的了解，对生产高性能陶瓷材料和高性能陶瓷绝缘子，提高我国高压输电线路的安全性和稳定性有着重要意义。

Research on flashover technology of ceramic insulator based on COMSOL

【技术实现步骤摘要】
基于COMSOL的陶瓷绝缘子闪烧技术的研究
本专利技术涉及陶瓷绝缘子制备的
，特别是涉及了利用COMSOL仿真软件对制备陶瓷绝缘子的闪烧工艺进行了研究。
技术介绍
陶瓷绝缘子硬度高，熔点高，高温下具有良好的化学稳定性，良好的电气绝缘性和抗腐蚀性等，在电网中得到了广泛的应用。但是陶瓷绝缘子韧性差，脆性大，容易发生破碎，而且根据现场的运行来看，在运行过程中陶瓷绝缘子很容易发生沿面闪络。陶瓷绝缘子的性能和它的制造过程密切相关。传统的烧结工艺不仅需要很高的烧结温度和很长的烧结时间，消耗大量的能源，同时产生大量的温室气体，对环境十分不利。而且所制得样品的致密度不够高，会影响陶瓷材料的性能。为了解决上述问题，近些年来提出了许多新的技术。和其它新型技术相比，闪烧具有烧结温度低、速度快、保温时间短等特点，使得闪烧工艺得到了广泛的关注。目前，国内外学者对于闪烧工艺参数和闪烧机理已有深刻研究，并且取得了大量阶段性成果。但是，学者们都是搭建闪烧的实验模型，去分析闪烧的过程。由于搭建的实验平台不同，所得的实验结果也没有达成一致。另外，由于闪烧过程的时间很本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于COMSOL的陶瓷绝缘子闪烧技术的研究，其特征在于，具体步骤为：/n1)物理场的选择/nCOMSOL Multiphysics是一款功能强大的多物理仿真软件，可以对多个领域的物理过程进行仿真。闪烧的过程涉及电学、热学等物理场，因此在COMSOL中选取了“焦耳热和热膨胀”物理场。“焦耳热和热膨胀”多物理接口包含了热、电和结构多物理效应的结合。其中，电介质中的电流分布、电场分布和电势分布可以“电流”接口中进行计算。“固体力学”接口可以计算样品的应变、应力和位移。“固相传热”接口可以模拟模型中的传导传热、辐射传热和电流传热，接口中的温度作为“固体力学”界面的热载荷，会引起热膨胀。/n2)几何...

【技术特征摘要】
1.基于COMSOL的陶瓷绝缘子闪烧技术的研究，其特征在于，具体步骤为：
1)物理场的选择
COMSOLMultiphysics是一款功能强大的多物理仿真软件，可以对多个领域的物理过程进行仿真。闪烧的过程涉及电学、热学等物理场，因此在COMSOL中选取了“焦耳热和热膨胀”物理场。“焦耳热和热膨胀”多物理接口包含了热、电和结构多物理效应的结合。其中，电介质中的电流分布、电场分布和电势分布可以“电流”接口中进行计算。“固体力学”接口可以计算样品的应变、应力和位移。“固相传热”接口可以模拟模型中的传导传热、辐射传热和电流传热，接口中的温度作为“固体力学”界面的热载荷，会引起热膨胀。
2)几何模型的建立
闪烧样品是一个简单三维几何体，因此建立了一个长方体用来模拟样品，这有助于我们更好地理解闪烧的过程，如图1所示。其中，长方体的长、宽、高分别为2.5μm、2.5μm、1μm。将沿着X轴方向的两个平面固定不动，并将样品的材料设置成氧化铝，周围的环境设置成空气。
3)边界条件的施加
这一步是COMSOL软件中最关键的一步，边界条件设置的是否合理直接决定了仿真是否能够成功。闪烧实验过程中，外部施加的变量有直流电压源和高温炉两个变量，所以在仿真过程中也需要添加这两个条件。
实际过程中，氧化铝的电导率会随着温度的升高而升高，因此我们需要在“电流”接口下电流守恒的设置窗口中找到传导电流选项，将氧化铝电导率和温度的关系输入进去。这样在仿真过程中通过样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，黄兴旺，宗红宝，李琪冉，董学家，王志会，王豪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12