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专利号: 2022100538324
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.等离子体改性后的环氧树脂复合材料耐电晕特性仿真方法,其特征在于,具体按以下步骤实施:步骤1,采用等离子体射流改性结合纳米颗粒填充改性方法,制备环氧树脂复合材料,并检测环氧树脂复合材料表面的化学元素和基团;

步骤2,建立并求解包含电子、正离子、负离子的流体动力学模型,计算环保气体电晕放电的电场强度波形;

所述步骤2具体为:建立包含电子、正离子、负离子三种带电粒子的流体动力学模型,模型的控制方程由三种带电粒子的连续性方程与泊松方程的耦合组成,如式(1)~(4)所示:式中,t为时间,n

通过耦合求解式(1)~(4),获得三种带电粒子和电场强度的时空分布,从而获得电场强度随时间变化的波形;

步骤3,建立并求解化学动力学模型,将步骤2计算的电场强度波形作为化学动力学模型的外加激励,计算环保气体电晕放电的分解产物组分;

所述步骤3具体为:建立包含等离子体区与气体区的化学动力学模型,两个区域通过扩散过程进行耦合,并将步骤2计算出来的电场作为激励参数;等离子体区包含环保气体与缓冲气体的全部化学反应体系,气体区只包含反应较慢的中性粒子与环保气体及缓冲气体的反应;化学动力学模型如式(5)~(7)所示:式中,c

通过耦合求解式(7)~(9),获得环保气体的电晕放电分解产物组分随时间的演化特性,从而确定环保气体在长时间电晕放电下任意时刻的分解产物组分;

所述环保气体为C

步骤4,根据步骤1检测的环氧树脂复合材料的基团,建立环氧树脂的分子动力学模型,并根据步骤2计算的电场强度波形和步骤3计算的分解产物组分,建立电场作用下和分解产物作用下环氧树脂复合材料的反应分子动力学模型,采用ReaxFF力场研究环氧树脂复合材料在电场及分解产物组分作用下表面化学基团的变化。

2.根据权利要求1所述的等离子体改性后的环氧树脂复合材料耐电晕特性仿真方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:用等离子体改性纳米颗粒,再将改性后的纳米颗粒与环氧树脂结合制备环氧树脂复合材料,采用红外光谱仪和X射线光电子能谱仪来检测环氧树脂复合材料的化学元素和化学基团。

3.根据权利要求2所述的等离子体改性后的环氧树脂复合材料耐电晕特性仿真方法,其特征在于,所述纳米颗粒包括纳米Al(OH)

4.根据权利要求1所述的等离子体改性后的环氧树脂复合材料耐电晕特性仿真方法,其特征在于,所述步骤4具体按以下步骤实施:步骤4.1,建立环保气体和缓冲气体构成的混合气体与环氧树脂复合材料作用的反应分子动力学模型,并施加电场进行电老化,电场数值为步骤2计算出来的电场,研究电场作用下混合气体与环氧树脂复合材料的作用机理,包括环氧树脂复合材料表面化学键的变化,新官能团的生成、混合气体的分解,揭示电场作用下环氧树脂复合材料表面官能团的变化;

步骤4.2,建立分解产物与环氧树脂复合材料的反应分子动力学模型,研究分解产物组分与环氧树脂的作用过程,包括环氧树脂复合材料表面化学键的变化、新官能团的生成,揭示分解产物与环氧树脂的作用机理;

步骤4.3,建立分解产物与环氧树脂复合材料的反应分子动力学模型,同时施加和步骤4.1同样的电场,研究电场作用下分分解产物与环氧树脂复合材料的作用过程,包括环氧树脂表面化学键的变化、新官能团的生成,从而揭示环氧树脂复合材料的耐电晕性能。