（西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心 成都 610031）

1 引言

带电水冲洗指的是在保证电路正常通电的状态下利用高压水射流对其外部绝缘设备表面的污秽颗粒进行清洗［1］。带电水冲洗高效率、低成本等优势在一定程度上满足了经济发展的需要［2～3］。污秽颗粒脱离绝缘子表面的方式主要有滑动脱落和滚动脱落两种方式，根据国外学者Mehdi Soltani&Goodarz Ahmadi的研究，在颗粒脱离过程中滚动脱附方式占主导且滚动脱附所需的临界水流速度小于滑动脱附［4］，因此大于滑动脱附所需的临界水流速度的速度区域即为有效清洗面积，而有效冲洗面积的大小直接影响到水冲洗的效率。

2 污秽颗粒的脱附机理

根据JKR颗粒脱附模型可知，使得一个球体颗粒从其吸附的平面脱落所需要的最小力［5］为

其中，d为球体颗粒的直径大小；WA为附着力的热力学工。

污秽颗粒的脱附主要有滑动脱附和滚动脱附两种方式，其受力分析如图1所示［4］。

图1 球形颗粒黏附在光滑表面的几何特征

2.1 滚动脱附

如图1所示，一个颗粒受到一个外力Ft在O点所产生的力矩大于由颗粒的黏附力所产生的力矩，使得颗粒通过滚动脱附的方式脱离光滑平面，即

式中，Ft为作用在颗粒上的切向外力；α0为颗粒中心到平面的距离；Mt为是表面压力相对颗粒球心的转矩；FL为提升力；Fp为颗粒的黏附力。

当采用流体冲洗表面所粘附的颗粒时，静止颗粒受到的流体剪切力由O'Neill计算得［6］：

式中，u为粒心处的流体速度；……