Zastosowanie metody elementów skończonych do modelowania elektryzacji strumieniowej

• Autorzy: Wotzka D.

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.1897-0737.2018.96.0024

Warianty tytułu

EN

Application of Finite Element Method for streaming electrification modeling

• Konferencja: Computer Applications in Electrical Engineering (23-24.04.2018 ; Poznań, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces elektryzacji strumieniowej polega na kumulacji ładunków elektrycznych w określonych przestrzeniach zbiornika wypełnionego płynnym dielektrykiem m.in. na skutek jego przepływu. Zjawisko elektryzacji strumieniowej jest zagrożeniem w obiektach i instalacjach, w których wykorzystuje się ciecze dielektryczne. W niniejszym artykule opisano model numeryczny układu do badania zjawiska elektryzacji strumieniowej, wyniki przeprowadzonych symulacji i analiz danych obliczeniowych. W szczególności przedstawiono układ płaskiej rurki o średnicy 13 mm i długości 2,5 m wraz z parametrami modelu numerycznego. Ponadto w artykule zawarto rezultaty wykonanych symulacji komputerowych przy przyjęciu różnych wartości parametrów modelu mających wpływ na uzyskiwane wyniki obliczeń w tym prędkości przypływu.

EN

Streaming electrification process involves accumulation of electrical charges in certain areas of a tank filled with liquid dielectric, among others, due to its flow. The phenomenon of streaming electrification is a threat in facilities and installations in which dielectric fluids are used. This article describes numerical model of a system for testing the phenomenon of streaming electrification and results of simulations and analyzes of the computational data. In particular, the arrangement of a flat tube with diameter of 13 mm and length of 2.5 m together with the parameters of the numerical model are presented. In addition, the article contains the results of computer simulations performed with the assumption of different values of the model parameters having impact on the obtained results of calculations, in particular the speed of the flow.

Słowa kluczowe

PL

model numeryczny; symulacja; model elektryzacji; przepływ oleju; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: No. 96
• Strony: 277--286
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wotzka D.

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Zdanowski M., Wolny S., Zmarzly D., Kedzia J., The analysis and selection of the spinning disk system parameters for the measurement of static electrification of insulation oils, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 14, no. 2, pp. 480–486, Apr. 2007.
• [2] Egan S., Learning lessons from five electrostatic incidents, J. Electrostat., vol. 88, pp. 183–189, 2017.
• [3] Talhi M., Fofana I., Flazi S., Impact of various stresses on the streaming electrification of transformer oil, J. Electrostat., vol. 79, pp. 25–32, 2016.
• [4] Liu D., Du B., Yan M., Wang S., Liu X., Investigation of electrification and breakdown strength about transformer oil/pressboard, IET Electr. Power Appl., vol. 11, no. 3, pp. 386–392, 2017.
• [5] Zhou Y. X., Jin F. B., Huang M., Huang J. W., Liu Z. H., Lu L. C., Effects of DC prestressing on partial discharge in oil-impregnated pressboard insulation, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 23, no. 1, pp. 460–468, 2016.
• [6] Wei Y., Mu H., Deng J., Zhang G., Effect of space charge on breakdown characteristics of aged oil-paper insulation under DC voltage, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 23, no. 5, pp. 3143–3150, 2016.
• [7] Touchard G., Streaming currents developed in laminar and turbulent flows through a pipe, J. Electrostat., vol. 5, no. C, pp. 463–476, 1978.
• [8] Chen Q., Lin L., Gao Y., Li J., Flow electrification characteristics of oilpressboard insulation under ac superimposed on DC electric field, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 22, no. 5, pp. 2915–2922, 2015.
• [9] PaillatT., Zelu Y., Morin G., Perrier C., Ester oils and flow electrification hazards in power transformers, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 19, no. 5, pp. 1537–1543, 2012.
• [10] Jansen E. W., Zahn M., Drift / diffusion conduction model for flow electrification, in Proceedings of the 3rd International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials, 1991, pp. 672–677.
• [11] Gibbings J. C., On the charging current and conductivity of dielectric liquids, J. Electrostat., vol. 19, pp. 115–119, 1987.
• [12] El-Adawy M., Paillat T., Cabaleiro J. M., Touchard G., Numerical simulation of the electrical double layer development at the solid and dielectric liquid interface for flow electrification phenomenon, in IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 2010, pp. 1–8.
• [13] El-Adawy M., Paillat T., Bertrand Y., Moreau O., Touchard G., Physicochemical analysis at the interface between conductive solid and dielectric liquid for flow electrification phenomenon, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 46, no. 4, pp. 1593–1600, 2010.
• [14] Metwally I. A., Characterization of static electrification in power transformers, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 3, no. 2, pp. 307–315, 1996.
• [15] Miyamoto T., Miura Y., Effect of electrical conductivity on streaming electrification,” Electr. Eng. Japan, vol. 109, no. 6, pp. 119–124, 1989.
• [16] Zmarzly D., Fracz P., Nonlinear modeling of streaming electrification measured in swinging cylinder system, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 23, no. 1, pp. 174–182, 2016.
• [17] Zmarzly D., Streaming electrification current density distribution inside pipes assuming overcharged boundary layer, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 16, no. 2, pp. 372–376, 2009.
• [18] Zmarzly D., Boczar T., Lorenc M., Distribution measurement of streaming electrification current in pipes, in Proceedings of the International Symposium on Electrical Insulating Materials, 2008.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).