基于wz模型电树枝生长仿真的分析

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1、ClassifiedIndex：TM215．92DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSimulationAnalysisofElectricalTreeGrowthBasedonWzModelCandidate：XueFumingSupervisor：ZhangXiaohongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：HighVoltageandInsulation●’一●1eclmologyDateofOralExamination：March，2012

2、University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哪2删2籼9眦0㈣鹞帆2㈣Y哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于WZ模型的电树枝生长仿真分析》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。乒、。、作者签名飞莓构咐日期．≥07三年归／日哈尔滨理i大学硕士学位论文使用授权书《基于WZ模

3、型的电树枝生长仿真分析》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密囚／。(请在以上相应方框内打4)作者签名：导师签名：日期：zofz年蝴j日：日期：如l疹望另∽哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于WZ模型的

4、电树枝生长仿真分析摘要电树枝是一种发生在电介质中的电致裂纹现象，因其形状与树枝相似而得名，它的存在将导致绝缘等级下降，是一种严重威胁电器设备，开关器件和绝缘套管运行安全的电老化现象。对于电树枝现象我们多通过实验来研究，但是，实验结果受很多外在因素的制约，可能不能准确反映实验结果与聚合物微观本质的相关性。因此，有必要通过物理建模和数学分析对实际情况进行仿真，从而为揭示电树发展的微观本质奠定基础。绝缘介质中的放电多呈现为不规则的树枝化放电通道，其放电图形拥有内在的规律性及其自相似性，这与分形几何的研究思想相一致，因此可以通过分形的思想对其进行分析。本文基于分形的思想，以MAT

5、LAB为平台，以WZ模型为基础，进行建模对针板电极放电进行了仿真模拟。本文首先探讨了理想模型中生长指数叩，生长临界场强k。，结构内电场最的变化对树枝生长的影响。随着瑁的减小，树枝分形维数逐渐增大，树枝分枝数增加；随着‰的增大，分形维数逐渐减小，树枝的分枝数减少；随着晟的增大，树枝长度减小，树枝生长的稠密程度增加。之后基于之前仿真的基础之上，利用MATLAB中的PDE单元对电极进行了改进，探讨了针尖曲率半径以及针板间距对电树枝生长的影响。曲率半径较小时，树枝弓}发较快，在针尖处沿针尖生长趋势较大，生长长度更长，树枝枝状化趋势较大。监率半径较大时，树枝引发较慢，在针尖处可生长

6、点更多，生长长度短，其丛状化趋势较大。对于针板间距较小的模型，树枝生长长度较长，树枝枝状化趋势较大。随着针板间距的增大，树枝长度逐渐减小，树枝丛状化趋势较大。最后以聚甲基丙烯酸甲酯为实验材料，进行了不同针尖曲率半径以及不同针板间距的电树枝引发实验，得到了与仿真一致的结果。关键词电树枝；分形维数；WZ模型；仿真哈尔滨理工大学工学硕士学位论文SimulationAnalysisofElectricalTreeGrowthBasedonWZModelAbstract．Electricaltreewasofinteresttotheelectricalgeneration，tra

7、nsmissionanddistributionindustries髂itwas锄eofthecausesofinsulationfailureinelectricalmachines，switchgearandtransformerbushings．AlthoughelectricaltreephenomenonVCasusually髓ll鲥byexperiment,thetestresultswereaffectedbymanyexternalfactorsthatmakesitmaybecouldn’taccuratel