本書結合作者近四十年的研究與自然科學觀測的成果，利用氣象學、流體力學、熱力學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構物大氣自然覆冰規(guī)律及其導致災害的機理，并融合信息、傳感、機械、電氣、物理、化學等原理，系統(tǒng)研究分析大氣覆冰監(jiān)測與冰災防御的方法和措施，包括防覆冰、機械除冰、熱融冰等各種常規(guī)、先進和未來的方法、技術和裝置，以及科學的覆冰監(jiān)測方法，為國家防冰減災提供科學依據(jù)、數(shù)據(jù)支持和技術參考。
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參與完成的"電網大范圍冰凍災害預防與治理關鍵技術及成套裝備"項目榮獲2013年度國家科學技術進步獎一等獎。國家科技進步二等獎2項，另教育部提名國家科技進步二等獎一項，部省級科技進步一等獎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我國電網覆冰研究歷程3
1.2.2國際電網覆冰研究歷程12
1.2.3國內外飛機覆冰研究歷程17
1.2.4典型覆冰風洞19
1.3大氣覆冰26
1.3.1大氣覆冰范疇26
1.3.2大氣覆冰科學問題與關鍵技術27
1.4本章小結29
參考文獻29
第2章典型結構物大氣覆冰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40
2.2.1冰密度41
2.2.2冰電氣特性42
2.2.3冰熱學特性45
2.2.4冰鐵電性47
2.2.5冰光學特性51
2.2.6冰力學特性51
2.3典型結構物覆冰特征55
2.3.1導線與絕緣子覆冰55
2.3.2風力發(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輸電線路結構69
2.5本章小結71
參考文獻71
第3章大氣覆冰災害與致災機制73
3.1大氣覆冰災害分類與基本特點73
3.1.1大氣覆冰災害分類73
3.1.2大氣覆冰災害基本特點75
3.2電網覆冰災害與致災機制77
3.2.1電網覆冰致災分類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輸電線路導線覆冰舞動94
3.2.5絕緣子覆冰閃絡109
3.3風機覆冰災害與致災機制114
3.3.1風機覆冰致災機制116
3.3.2風速風向儀覆冰117
3.3.3風機葉片覆冰118
3.3.4風機覆冰運行特性120
3.4飛機覆冰災害與致災機制133
3.4.1飛機覆冰致災機制134
3.4.2飛機地面覆冰134
3.4.3飛機飛行覆冰136
3.5道路交通覆冰災害與致災機制144
3.5.1道路交通覆冰致災機制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154參考文獻155
第4章結構物大氣覆冰仿真160
4.1結構物大氣覆冰仿真基礎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水滴凍結相變覆冰及凍結系數(shù)170
4.1.4結構物覆冰密度172
4.2電網覆冰仿真172
4.2.1導線覆冰仿真分析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凍結系數(shù)191
4.4本章小結197
參考文獻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準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260
參考文獻260
第6章結構物大氣防冰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285
參考文獻286
第7章電網除冰方法與技術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熱力除冰應用356
7.9.4熱力除冰評價362
7.10本章小結363
參考文獻363
第8章工頻諧振、高頻激勵和化學融冰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化學融冰379
8.3.1化學融冰原理379
8.3.2化學融冰分類與發(fā)展381
8.3.3化學融冰應用382
8.3.4化學融冰前景383
8.4本章小結384參考文獻384
第9章電流焦耳熱融冰方法與技術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、接觸網和架空地線電流焦耳熱融冰426
9.4.1配電網融冰426
9.4.2接觸網融冰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帶負荷融冰評價432
9.6本章小結433參考文獻434
第10章電網冰災非干預式主動防御435
10.1引言435
10.2擴徑導線式冰災防御437
10.2.1理論依據(jù)437
10.2.2擴徑導線式冰災防御方法440
10.2.3擴徑導線與分裂導線覆冰特性442
10.2.4擴徑導線與分裂導線電磁等效性448
10.2.5國內外擴徑研究與應用450
10.3扭轉抑制式冰災防御452
10.3.1導線覆冰扭轉過程452
10.3.2扭轉抑制式冰災防御方法454
10.3.3扭轉抑制式冰災防御技術455
10.4沉積放電式冰災防御459
10.4.1理論基礎459
10.4.2沉積放電式冰災防御方法463
10.4.3沉積放電式冰災防御條件464
10.5阻冰/阻雪環(huán)式冰災防御467
10.6非干預冰災防御的評價468
10.7本章小結469
參考文獻470
第11章分裂導線輸電線路電流轉移融冰472
11.1分裂導線電流轉移融冰原理472
11.1.1電流轉移融冰基本原理472
11.1.2分裂導線電流轉移實施步驟473
11.2電流轉移融冰策略476
11.2.1電流轉移融冰電流476
11.2.2電流轉移融冰時間481
11.2.3導線融冰溫度的控制483
11.3電流轉移智能裝置與系統(tǒng)489
11.3.1電流轉移智能裝置的功能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504參考文獻504
第12章其他結構物冰災防御506
12.1風機覆冰防御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抑制道路凍結的鋪裝技術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542
參考文獻542
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