本書結(jié)合作者近四十年的研究與自然科學(xué)觀測的成果，利用氣象學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)等原理論述大氣覆冰的形成機理，從機械、材料和物理等方面揭示結(jié)構(gòu)物大氣自然覆冰規(guī)律及其導(dǎo)致災(zāi)害的機理，并融合信息、傳感、機械、電氣、物理、化學(xué)等原理，系統(tǒng)研究分析大氣覆冰監(jiān)測與冰災(zāi)防御的方法和措施，包括防覆冰、機械除冰、熱融冰等各種常規(guī)、先進(jìn)和未來的方法、技術(shù)和裝置，以及科學(xué)的覆冰監(jiān)測方法，為國家防冰減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)、數(shù)據(jù)支持和技術(shù)參考。
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參與完成的"電網(wǎng)大范圍冰凍災(zāi)害預(yù)防與治理關(guān)鍵技術(shù)及成套裝備"項目榮獲2013年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。國家科技進(jìn)步二等獎2項，另教育部提名國家科技進(jìn)步二等獎一項，部省級科技進(jìn)步一等獎2項，二、三等獎10余項
目錄
前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2歷史與發(fā)展3
1.2.1我國電網(wǎng)覆冰研究歷程3
1.2.2國際電網(wǎng)覆冰研究歷程12
1.2.3國內(nèi)外飛機覆冰研究歷程17
1.2.4典型覆冰風(fēng)洞19
1.3大氣覆冰26
1.3.1大氣覆冰范疇26
1.3.2大氣覆冰科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)27
1.4本章小結(jié)29
參考文獻(xiàn)29
第2章典型結(jié)構(gòu)物大氣覆冰33
2.1大氣覆冰形成與特點33
2.1.1大氣覆冰形成33
2.1.2我國大氣覆冰特點34
2.1.3大氣覆冰的分類36
2.2大氣覆冰物理性質(zhì)40
2.2.1冰密度41
2.2.2冰電氣特性42
2.2.3冰熱學(xué)特性45
2.2.4冰鐵電性47
2.2.5冰光學(xué)特性51
2.2.6冰力學(xué)特性51
2.3典型結(jié)構(gòu)物覆冰特征55
2.3.1導(dǎo)線與絕緣子覆冰55
2.3.2風(fēng)力發(fā)電機覆冰56
2.3.3公路交通覆冰57
2.3.4軌道交通覆冰58
2.3.5塔架覆冰59
2.4輸電線路覆冰影響因素60
2.4.1氣象因素60
2.4.2海拔高程62
2.4.3微地形小氣候65
2.4.4輸電線路結(jié)構(gòu)69
2.5本章小結(jié)71
參考文獻(xiàn)71
第3章大氣覆冰災(zāi)害與致災(zāi)機制73
3.1大氣覆冰災(zāi)害分類與基本特點73
3.1.1大氣覆冰災(zāi)害分類73
3.1.2大氣覆冰災(zāi)害基本特點75
3.2電網(wǎng)覆冰災(zāi)害與致災(zāi)機制77
3.2.1電網(wǎng)覆冰致災(zāi)分類78
3.2.2線路覆冰過荷載78
3.2.3不均勻覆冰或不同期脫冰87
3.2.4輸電線路導(dǎo)線覆冰舞動94
3.2.5絕緣子覆冰閃絡(luò)109
3.3風(fēng)機覆冰災(zāi)害與致災(zāi)機制114
3.3.1風(fēng)機覆冰致災(zāi)機制116
3.3.2風(fēng)速風(fēng)向儀覆冰117
3.3.3風(fēng)機葉片覆冰118
3.3.4風(fēng)機覆冰運行特性120
3.4飛機覆冰災(zāi)害與致災(zāi)機制133
3.4.1飛機覆冰致災(zāi)機制134
3.4.2飛機地面覆冰134
3.4.3飛機飛行覆冰136
3.5道路交通覆冰災(zāi)害與致災(zāi)機制144
3.5.1道路交通覆冰致災(zāi)機制145
3.5.2公路交通覆冰146
3.5.3軌道交通覆冰150
3.6本章小結(jié)154參考文獻(xiàn)155
第4章結(jié)構(gòu)物大氣覆冰仿真160
4.1結(jié)構(gòu)物大氣覆冰仿真基礎(chǔ)160
4.1.1氣流場仿真模型162
4.1.2水滴軌跡及碰撞系數(shù)計算168
4.1.3水滴凍結(jié)相變覆冰及凍結(jié)系數(shù)170
4.1.4結(jié)構(gòu)物覆冰密度172
4.2電網(wǎng)覆冰仿真172
4.2.1導(dǎo)線覆冰仿真分析172
4.2.2絕緣子覆冰仿真分析179
4.3翼形葉輪覆冰仿真187
4.3.1碰撞系數(shù)187
4.3.2凍結(jié)系數(shù)191
4.4本章小結(jié)197
參考文獻(xiàn)197
第5章大氣覆冰測量觀測與試驗199
5.1大氣覆冰直接測量199
5.1.1人工測量199
5.1.2儀器測量201
5.1.3圖像探測204
5.2覆冰參數(shù)測量與覆冰預(yù)測206
5.2.1大氣覆冰測量的挑戰(zhàn)206
5.2.2水滴碰撞系數(shù)211
5.2.3覆冰表面熱平衡217
5.2.4圓柱陣列反演覆冰參數(shù)220
5.3大氣覆冰觀測228
5.3.1人工巡線228
5.3.2直升機巡線228
5.3.3建立觀冰站/點229
5.3.4野外覆冰觀測站230
5.3.5自然覆冰觀測與試驗236
5.4人工模擬覆冰244
5.4.1人工氣候室244
5.4.2人工模擬覆冰的方法與標(biāo)準(zhǔn)247
5.4.3絕緣子人工覆冰特征參數(shù)250
5.4.4人工模擬覆冰影響因素251
5.4.5人工模擬覆冰等效性253
5.5本章小結(jié)260
參考文獻(xiàn)260
第6章結(jié)構(gòu)物大氣防冰262
6.1防冰原理262
6.2憎水性表面防冰263
6.2.1憎水性表面防冰原理263
6.2.2憎水性表面防冰發(fā)展264
6.2.3憎水涂料分類265
6.2.4憎水表面防冰應(yīng)用271
6.3碘化銀霧化防冰272
6.3.1碘化銀霧化防冰原理272
6.3.2碘化銀霧化防冰發(fā)展272
6.3.3碘化銀霧化防冰實踐及局限273
6.4正溫度系數(shù)材料防冰273
6.4.1正溫度系數(shù)材料防冰原理274
6.4.2正溫度系數(shù)材料防冰發(fā)展274
6.4.3正溫度系數(shù)材料分類275
6.4.4正溫度系數(shù)材料防冰應(yīng)用276
6.5低居里點磁熱器件加熱防冰277
6.5.1低居里點磁熱線防冰原理277
6.5.2低居里點磁熱線防冰實踐278
6.5.3低居里點磁熱線防冰應(yīng)用279
6.6超親水性表面防冰282
6.6.1超親水性表面防冰原理282
6.6.2超親水性防冰材料發(fā)展282
6.6.3超親水性表面防冰應(yīng)用283
6.6.4超親水性防冰評價284
6.7其他防冰方法284
6.7.1冰點抑制液防冰284
6.7.2焦耳熱效應(yīng)防冰284
6.7.3鐵電涂層防冰284
6.7.4鐵磁材料防冰285
6.7.5電加熱器防冰285
6.8本章小結(jié)285
參考文獻(xiàn)286
第7章電網(wǎng)除冰方法與技術(shù)290
7.1除冰基本原理290
7.2機械除冰291
7.2.1機械除冰原理291
7.2.2機械除冰分類291
7.2.3機器人除冰297
7.2.4機械除冰評價304
7.3電磁脈沖除冰304
7.3.1電磁脈沖除冰原理305
7.3.2電磁脈沖除冰發(fā)展308
7.3.3電磁脈沖除冰應(yīng)用310
7.3.4電磁脈沖除冰評價314
7.4形狀記憶合金除冰314
7.4.1形狀記憶合金除冰原理314
7.4.2形狀記憶合金除冰發(fā)展321
7.4.3形狀記憶合金除冰應(yīng)用322
7.4.4形狀記憶合金除冰評價323
7.5氣動脈沖除冰324
7.5.1氣動脈沖除冰原理324
7.5.2氣動脈沖除冰發(fā)展326
7.5.3氣動脈沖除冰評價328
7.6超聲波除冰328
7.6.1超聲波除冰原理328
7.6.2超聲波除冰發(fā)展331
7.6.3超聲波除冰應(yīng)用332
7.6.4超聲波除冰評價335
7.7微波除冰335
7.7.1微波除冰原理335
7.7.2微波除冰發(fā)展339
7.7.3微波除冰應(yīng)用340
7.7.4微波除冰評價342
7.8激光除冰343
7.8.1激光除冰原理343
7.8.2激光除冰發(fā)展348
7.8.3激光除冰應(yīng)用349
7.8.4激光除冰評價350
7.9熱力除冰351
7.9.1熱力除冰原理351
7.9.2熱力除冰發(fā)展354
7.9.3熱力除冰應(yīng)用356
7.9.4熱力除冰評價362
7.10本章小結(jié)363
參考文獻(xiàn)363
第8章工頻諧振、高頻激勵和化學(xué)融冰368
8.1工頻諧振融冰368
8.1.1工頻諧振融冰原理368
8.1.2工頻諧振融冰裝置370
8.1.3工頻諧振融冰應(yīng)用373
8.1.4工頻諧振融冰評價374
8.2高頻激勵融冰374
8.2.1高頻激勵融冰原理374
8.2.2高頻激勵融冰裝置及接線方式377
8.2.3高頻激勵融冰前景379
8.3化學(xué)融冰379
8.3.1化學(xué)融冰原理379
8.3.2化學(xué)融冰分類與發(fā)展381
8.3.3化學(xué)融冰應(yīng)用382
8.3.4化學(xué)融冰前景383
8.4本章小結(jié)384參考文獻(xiàn)384
第9章電流焦耳熱融冰方法與技術(shù)386
9.1電流焦耳熱融冰原理386
9.1.1電流焦耳熱融冰過程386
9.1.2覆冰狀態(tài)對電流焦耳熱融冰的影響388
9.1.3電流焦耳熱融冰條件389
9.1.4臨界融冰電流391
9.1.5臨界融冰電流的影響因素393
9.1.6融冰時間的計算394
9.1.7融冰時間的影響因素397
9.1.8冰凌的影響400
9.2電流焦耳熱融冰分類406
9.2.1停電融冰406
9.2.2帶負(fù)荷融冰410
9.3電流焦耳熱融冰實踐419
9.3.1交流融冰方案與裝置419
9.3.2直流電流融冰裝置與示例422
9.4配電網(wǎng)、接觸網(wǎng)和架空地線電流焦耳熱融冰426
9.4.1配電網(wǎng)融冰426
9.4.2接觸網(wǎng)融冰428
9.4.3架空地線融冰429
9.5電流焦耳熱融冰評價430
9.5.1電流融冰評價430
9.5.2帶負(fù)荷融冰評價432
9.6本章小結(jié)433參考文獻(xiàn)434
第10章電網(wǎng)冰災(zāi)非干預(yù)式主動防御435
10.1引言435
10.2擴(kuò)徑導(dǎo)線式冰災(zāi)防御437
10.2.1理論依據(jù)437
10.2.2擴(kuò)徑導(dǎo)線式冰災(zāi)防御方法440
10.2.3擴(kuò)徑導(dǎo)線與分裂導(dǎo)線覆冰特性442
10.2.4擴(kuò)徑導(dǎo)線與分裂導(dǎo)線電磁等效性448
10.2.5國內(nèi)外擴(kuò)徑研究與應(yīng)用450
10.3扭轉(zhuǎn)抑制式冰災(zāi)防御452
10.3.1導(dǎo)線覆冰扭轉(zhuǎn)過程452
10.3.2扭轉(zhuǎn)抑制式冰災(zāi)防御方法454
10.3.3扭轉(zhuǎn)抑制式冰災(zāi)防御技術(shù)455
10.4沉積放電式冰災(zāi)防御459
10.4.1理論基礎(chǔ)459
10.4.2沉積放電式冰災(zāi)防御方法463
10.4.3沉積放電式冰災(zāi)防御條件464
10.5阻冰/阻雪環(huán)式冰災(zāi)防御467
10.6非干預(yù)冰災(zāi)防御的評價468
10.7本章小結(jié)469
參考文獻(xiàn)470
第11章分裂導(dǎo)線輸電線路電流轉(zhuǎn)移融冰472
11.1分裂導(dǎo)線電流轉(zhuǎn)移融冰原理472
11.1.1電流轉(zhuǎn)移融冰基本原理472
11.1.2分裂導(dǎo)線電流轉(zhuǎn)移實施步驟473
11.2電流轉(zhuǎn)移融冰策略476
11.2.1電流轉(zhuǎn)移融冰電流476
11.2.2電流轉(zhuǎn)移融冰時間481
11.2.3導(dǎo)線融冰溫度的控制483
11.3電流轉(zhuǎn)移智能裝置與系統(tǒng)489
11.3.1電流轉(zhuǎn)移智能裝置的功能489
11.3.2智能裝置功能模塊491
11.3.3智能裝置控制器494
11.4智能裝置試驗與測試496
11.4.1溫升與電流轉(zhuǎn)移性能試驗497
11.4.2融冰啟動和控制方案試驗502
11.5智能融冰方法評價503
11.6本章小結(jié)504參考文獻(xiàn)504
第12章其他結(jié)構(gòu)物冰災(zāi)防御506
12.1風(fēng)機覆冰防御506
12.1.1被動防御506
12.1.2主動防御507
12.2公路交通覆冰防御511
12.2.1公路交通覆冰511
12.2.2公路交通覆冰清除512
12.2.3公路交通覆冰除冰劑514
12.2.4加熱融冰518
12.2.5抑制道路凍結(jié)的鋪裝技術(shù)530
12.3軌道交通覆冰防御532
12.3.1軌道交通覆冰532
12.3.2人工機械除冰533
12.3.3接觸網(wǎng)覆冰防御533
12.3.4軌道道岔和第三軌覆冰防御535
12.4電視與通信塔架覆冰防御539
12.4.1電視與通信塔架覆冰及倒塔539
12.4.2塔架覆冰防御540
12.5本章小結(jié)542
參考文獻(xiàn)542
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