本书结合作者近四十年的研究与自然科学观测的成果，利用气象学、流体力学、热力学等原理论述大气覆冰的形成机理，从机械、材料和物理等方面揭示结构物大气自然覆冰规律及其导致灾害的机理，并融合信息、传感、机械、电气、物理、化学等原理，系统研究分析大气覆冰监测与冰灾防御的方法和措施，包括防覆冰、机械除冰、热融冰等各种常规、先进和未来的方法、技术和装置，以及科学的覆冰监测方法，为国家防冰减灾提供科学依据、数据支持和技术参考。
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参与完成的"电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备"项目荣获2013年度国家科学技术进步奖一等奖。国家科技进步二等奖2项，另教育部提名国家科技进步二等奖一项，部省级科技进步一等奖2项，二、三等奖10余项
目录
前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.2历史与发展3
1.2.1我国电网覆冰研究历程3
1.2.2国际电网覆冰研究历程12
1.2.3国内外飞机覆冰研究历程17
1.2.4典型覆冰风洞19
1.3大气覆冰26
1.3.1大气覆冰范畴26
1.3.2大气覆冰科学问题与关键技术27
1.4本章小结29
参考文献29
第2章典型结构物大气覆冰33
2.1大气覆冰形成与特点33
2.1.1大气覆冰形成33
2.1.2我国大气覆冰特点34
2.1.3大气覆冰的分类36
2.2大气覆冰物理性质40
2.2.1冰密度41
2.2.2冰电气特性42
2.2.3冰热学特性45
2.2.4冰铁电性47
2.2.5冰光学特性51
2.2.6冰力学特性51
2.3典型结构物覆冰特征55
2.3.1导线与绝缘子覆冰55
2.3.2风力发电机覆冰56
2.3.3公路交通覆冰57
2.3.4轨道交通覆冰58
2.3.5塔架覆冰59
2.4输电线路覆冰影响因素60
2.4.1气象因素60
2.4.2海拔高程62
2.4.3微地形小气候65
2.4.4输电线路结构69
2.5本章小结71
参考文献71
第3章大气覆冰灾害与致灾机制73
3.1大气覆冰灾害分类与基本特点73
3.1.1大气覆冰灾害分类73
3.1.2大气覆冰灾害基本特点75
3.2电网覆冰灾害与致灾机制77
3.2.1电网覆冰致灾分类78
3.2.2线路覆冰过荷载78
3.2.3不均匀覆冰或不同期脱冰87
3.2.4输电线路导线覆冰舞动94
3.2.5绝缘子覆冰闪络109
3.3风机覆冰灾害与致灾机制114
3.3.1风机覆冰致灾机制116
3.3.2风速风向仪覆冰117
3.3.3风机叶片覆冰118
3.3.4风机覆冰运行特性120
3.4飞机覆冰灾害与致灾机制133
3.4.1飞机覆冰致灾机制134
3.4.2飞机地面覆冰134
3.4.3飞机飞行覆冰136
3.5道路交通覆冰灾害与致灾机制144
3.5.1道路交通覆冰致灾机制145
3.5.2公路交通覆冰146
3.5.3轨道交通覆冰150
3.6本章小结154参考文献155
第4章结构物大气覆冰仿真160
4.1结构物大气覆冰仿真基础160
4.1.1气流场仿真模型162
4.1.2水滴轨迹及碰撞系数计算168
4.1.3水滴冻结相变覆冰及冻结系数170
4.1.4结构物覆冰密度172
4.2电网覆冰仿真172
4.2.1导线覆冰仿真分析172
4.2.2绝缘子覆冰仿真分析179
4.3翼形叶轮覆冰仿真187
4.3.1碰撞系数187
4.3.2冻结系数191
4.4本章小结197
参考文献197
第5章大气覆冰测量观测与试验199
5.1大气覆冰直接测量199
5.1.1人工测量199
5.1.2仪器测量201
5.1.3图像探测204
5.2覆冰参数测量与覆冰预测206
5.2.1大气覆冰测量的挑战206
5.2.2水滴碰撞系数211
5.2.3覆冰表面热平衡217
5.2.4圆柱阵列反演覆冰参数220
5.3大气覆冰观测228
5.3.1人工巡线228
5.3.2直升机巡线228
5.3.3建立观冰站/点229
5.3.4野外覆冰观测站230
5.3.5自然覆冰观测与试验236
5.4人工模拟覆冰244
5.4.1人工气候室244
5.4.2人工模拟覆冰的方法与标准247
5.4.3绝缘子人工覆冰特征参数250
5.4.4人工模拟覆冰影响因素251
5.4.5人工模拟覆冰等效性253
5.5本章小结260
参考文献260
第6章结构物大气防冰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憎水性表面防冰发展264
6.2.3憎水涂料分类265
6.2.4憎水表面防冰应用271
6.3碘化银雾化防冰272
6.3.1碘化银雾化防冰原理272
6.3.2碘化银雾化防冰发展272
6.3.3碘化银雾化防冰实践及局限273
6.4正温度系数材料防冰273
6.4.1正温度系数材料防冰原理274
6.4.2正温度系数材料防冰发展274
6.4.3正温度系数材料分类275
6.4.4正温度系数材料防冰应用276
6.5低居里点磁热器件加热防冰277
6.5.1低居里点磁热线防冰原理277
6.5.2低居里点磁热线防冰实践278
6.5.3低居里点磁热线防冰应用279
6.6超亲水性表面防冰282
6.6.1超亲水性表面防冰原理282
6.6.2超亲水性防冰材料发展282
6.6.3超亲水性表面防冰应用283
6.6.4超亲水性防冰评价284
6.7其他防冰方法284
6.7.1冰点抑制液防冰284
6.7.2焦耳热效应防冰284
6.7.3铁电涂层防冰284
6.7.4铁磁材料防冰285
6.7.5电加热器防冰285
6.8本章小结285
参考文献286
第7章电网除冰方法与技术290
7.1除冰基本原理290
7.2机械除冰291
7.2.1机械除冰原理291
7.2.2机械除冰分类291
7.2.3机器人除冰297
7.2.4机械除冰评价304
7.3电磁脉冲除冰304
7.3.1电磁脉冲除冰原理305
7.3.2电磁脉冲除冰发展308
7.3.3电磁脉冲除冰应用310
7.3.4电磁脉冲除冰评价314
7.4形状记忆合金除冰314
7.4.1形状记忆合金除冰原理314
7.4.2形状记忆合金除冰发展321
7.4.3形状记忆合金除冰应用322
7.4.4形状记忆合金除冰评价323
7.5气动脉冲除冰324
7.5.1气动脉冲除冰原理324
7.5.2气动脉冲除冰发展326
7.5.3气动脉冲除冰评价328
7.6超声波除冰328
7.6.1超声波除冰原理328
7.6.2超声波除冰发展331
7.6.3超声波除冰应用332
7.6.4超声波除冰评价335
7.7微波除冰335
7.7.1微波除冰原理335
7.7.2微波除冰发展339
7.7.3微波除冰应用340
7.7.4微波除冰评价342
7.8激光除冰343
7.8.1激光除冰原理343
7.8.2激光除冰发展348
7.8.3激光除冰应用349
7.8.4激光除冰评价350
7.9热力除冰351
7.9.1热力除冰原理351
7.9.2热力除冰发展354
7.9.3热力除冰应用356
7.9.4热力除冰评价362
7.10本章小结363
参考文献363
第8章工频谐振、高频激励和化学融冰368
8.1工频谐振融冰368
8.1.1工频谐振融冰原理368
8.1.2工频谐振融冰装置370
8.1.3工频谐振融冰应用373
8.1.4工频谐振融冰评价374
8.2高频激励融冰374
8.2.1高频激励融冰原理374
8.2.2高频激励融冰装置及接线方式377
8.2.3高频激励融冰前景379
8.3化学融冰379
8.3.1化学融冰原理379
8.3.2化学融冰分类与发展381
8.3.3化学融冰应用382
8.3.4化学融冰前景383
8.4本章小结384参考文献384
第9章电流焦耳热融冰方法与技术386
9.1电流焦耳热融冰原理386
9.1.1电流焦耳热融冰过程386
9.1.2覆冰状态对电流焦耳热融冰的影响388
9.1.3电流焦耳热融冰条件389
9.1.4临界融冰电流391
9.1.5临界融冰电流的影响因素393
9.1.6融冰时间的计算394
9.1.7融冰时间的影响因素397
9.1.8冰凌的影响400
9.2电流焦耳热融冰分类406
9.2.1停电融冰406
9.2.2带负荷融冰410
9.3电流焦耳热融冰实践419
9.3.1交流融冰方案与装置419
9.3.2直流电流融冰装置与示例422
9.4配电网、接触网和架空地线电流焦耳热融冰426
9.4.1配电网融冰426
9.4.2接触网融冰428
9.4.3架空地线融冰429
9.5电流焦耳热融冰评价430
9.5.1电流融冰评价430
9.5.2带负荷融冰评价432
9.6本章小结433参考文献434
第10章电网冰灾非干预式主动防御435
10.1引言435
10.2扩径导线式冰灾防御437
10.2.1理论依据437
10.2.2扩径导线式冰灾防御方法440
10.2.3扩径导线与分裂导线覆冰特性442
10.2.4扩径导线与分裂导线电磁等效性448
10.2.5国内外扩径研究与应用450
10.3扭转抑制式冰灾防御452
10.3.1导线覆冰扭转过程452
10.3.2扭转抑制式冰灾防御方法454
10.3.3扭转抑制式冰灾防御技术455
10.4沉积放电式冰灾防御459
10.4.1理论基础459
10.4.2沉积放电式冰灾防御方法463
10.4.3沉积放电式冰灾防御条件464
10.5阻冰/阻雪环式冰灾防御467
10.6非干预冰灾防御的评价468
10.7本章小结469
参考文献470
第11章分裂导线输电线路电流转移融冰472
11.1分裂导线电流转移融冰原理472
11.1.1电流转移融冰基本原理472
11.1.2分裂导线电流转移实施步骤473
11.2电流转移融冰策略476
11.2.1电流转移融冰电流476
11.2.2电流转移融冰时间481
11.2.3导线融冰温度的控制483
11.3电流转移智能装置与系统489
11.3.1电流转移智能装置的功能489
11.3.2智能装置功能模块491
11.3.3智能装置控制器494
11.4智能装置试验与测试496
11.4.1温升与电流转移性能试验497
11.4.2融冰启动和控制方案试验502
11.5智能融冰方法评价503
11.6本章小结504参考文献504
第12章其他结构物冰灾防御506
12.1风机覆冰防御506
12.1.1被动防御506
12.1.2主动防御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公路交通覆冰除冰剂514
12.2.4加热融冰518
12.2.5抑制道路冻结的铺装技术530
12.3轨道交通覆冰防御532
12.3.1轨道交通覆冰532
12.3.2人工机械除冰533
12.3.3接触网覆冰防御533
12.3.4轨道道岔和第三轨覆冰防御535
12.4电视与通信塔架覆冰防御539
12.4.1电视与通信塔架覆冰及倒塔539
12.4.2塔架覆冰防御540
12.5本章小结542
参考文献542
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