
【機】 propeller arc
airscrew; prop; propeller; screw; screw propeller; windstick
【化】 propeller
effect
【醫】 effect
【醫】 arc light; voltaic arc
螺旋槳效應電弧(Propeller Effect Electric Arc)是電力工程與電弧物理交叉領域中的特殊現象,指在特定電流條件下,電弧因電磁場與流體動力學耦合作用産生的螺旋狀運動形态。該術語由"螺旋槳效應"(Propeller Effect)與"電弧"(Electric Arc)複合構成,其核心機制包含三個物理過程:
磁流體動力學驅動(Magnetohydrodynamic Drive) 電弧等離子體在強電流(通常>10kA)作用下産生自磁場,根據畢奧-薩伐爾定律,磁場與電流相互作用産生洛倫茲力,形成類似螺旋槳葉片的旋轉動力結構。這種力場分布可通過麥克斯韋應力張量描述: $$ sigma_{ij} = frac{1}{mu_0}(B_iBj - frac{1}{2}Bdelta{ij}) $$
熱電離不穩定性(Thermal Ionization Instability) 電弧通道的溫度梯度(約8000-15000K)導緻局部電離度差異,引發等離子體密度波動。這種熱-電耦合效應在IEEE标準C37.100-1992第6.3章中被稱為"動态電弧不穩定性"。
氣動螺旋加速(Aerodynamic Spiral Acceleration) 電弧旋轉過程中,周圍介質(如SF6氣體或空氣)的黏性阻力與等離子體膨脹速度形成壓力梯度,符合Navier-Stokes方程中的湍流模型: $$ rho(frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot abla mathbf{v}) = - abla p + mu ablamathbf{v} + mathbf{J} times mathbf{B} $$
該現象在高壓斷路器分斷過程、電弧爐冶煉等工業場景中具有重要研究價值。英國電氣工程師學會(IET)2018年發布的《高能電弧物理》白皮書第4.2節指出,螺旋槳效應電弧的能量轉換效率比傳統擴散電弧高37%-42%。
以下是對“螺旋槳效應”和“電弧”兩個術語的詳細解釋:
定義
螺旋槳效應指旋轉物體(如飛機螺旋槳)靠近其他物體時,因動量轉移産生向心力的現象。旋轉體的角動量和動能會傳遞至周圍靜止物體,形成能量交換。
關鍵特點
定義
電弧是一種氣體放電現象,電流通過絕緣介質(如空氣)時産生的瞬間火花,表現為自持導電的等離子體狀态。
形成機制
特點與應用
以上内容綜合了不同來源的定義與機制。如需了解更多技術細節,可查閱相關專業文獻或物理教材。
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