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接触网绝缘子发生闪络是造成牵引供电系统外绝缘安全运行故障的原因之一,污秽颗粒沉积在绝缘子表面是发生闪络的前提。同时颗粒与绝缘子表面发生碰撞是发生沉积的先决条件,因此有必要研究颗粒物在绝缘子表面的碰撞及沉积特性。本文以腕臂绝缘子为研究对象,从绝缘子的安装方式展开,分析空气中的颗粒与绝缘子表面碰撞沉积的过程,并利用数值仿真研究颗粒在绝缘子表面的沉积规律,研究结果为接触网外绝缘的运行、维护及降低闪络事故具有重要意义。首先,本文针对腕臂绝缘子两种特有的安装方式,从微观角度建立颗粒在绝缘子表面的碰撞模型,得出颗粒在平腕臂和斜腕臂绝缘子表面的沉积条件。然后,从宏观方面建立绝缘子积污风洞模型,在Fluent流体力学软件中利用欧拉两相流模型数值仿真颗粒在绝缘子表面的沉积特性,以绝缘子表面的污秽体积分数作为颗粒在绝缘子表面沉积的表征参数。其次,对绝缘子表面静压及周围速度分布进行分析,研究浓度、风速、粒径及气流角度对颗粒在平腕臂绝缘子表面沉积特性的影响。最后,对比分析绝缘子的安装方式和伞裙结构对沉积特性的差异,并进行仿真验证。研究结果表明:环境因素对颗粒在绝缘子表面的沉积具有重要影响。随着风速的增大,颗粒在绝缘子表面的碰撞概率增大,绝缘子表面污秽体积分数不断增大。随着颗粒浓度的增大,绝缘子表面污秽体积分数近似线性增长,随颗粒粒径增大,绝缘子表面污秽体积分数不断增大。当绝缘子平安装时,气流角度对伞裙上下表面的污秽分布有重要影响。当气流角度在-45°~45°之间变化时,对于大伞裙,上表面污秽体积分数不断减小,下表面污秽体积分数不断增大;对于小伞裙,上表面污秽体积分数不断增大,下表面污秽体积分数不断减小。当颗粒粒径和风速一定时,颗粒在斜腕臂绝缘子表面的出射速度小于平腕臂绝缘子表面的出射速度,空气中的颗粒更容易沉积在斜腕臂绝缘子表面,斜腕臂绝缘子表面污秽体积分数大于平腕臂绝缘子。同一条件下,腕臂绝缘子迎风面污秽体积分数大于背风面,而对于XP-70绝缘子,迎风面污秽体积分数小于背风面,证明了安装方式和伞裙结构对颗粒在绝缘子表面的沉积特性具有显著差异。