高电压技术
高電壓技術
고전압기술
High Voltage Engineering
2015年
9期
2916-2924
,共9页
刘兴华%陈静%孙学锋%陈玉锋%郭志红%季素云
劉興華%陳靜%孫學鋒%陳玉鋒%郭誌紅%季素雲
류흥화%진정%손학봉%진옥봉%곽지홍%계소운
空气辉光放电%等离子体%混合模型%数值计算%空间电荷%实验验证
空氣輝光放電%等離子體%混閤模型%數值計算%空間電荷%實驗驗證
공기휘광방전%등리자체%혼합모형%수치계산%공간전하%실험험증
air glow discharge%plasma%hybrid model%numerical simulation%space charge%experimental validation
为研究空气辉光放电暂态空间电荷的产生机理,提出了基于流体-化学反应的空气放电2维混合数值模型,并采用仿真模拟及实验验证方法获取在空气放电过程中空间电荷的产生机理及空间动态分布.在模型中,空气放电粒子输运过程采用流体动力学模型处理;粒子之间的反应过程采用化学反应模型处理,共包括12种粒子和27种化学反应过程.通过仿真及实验数据发现,放电电压-电流特性、电子温度空间分布的仿真数据与实验测量数据相符.基于被验证的仿真模型发现,放电过程中N2的电子碰撞电离反应是电子产生的主要方式.N2+和O2+是放电过程中产生数密度最大的正离子,分别为1.1×1015 m-3、3× 1014 m-3.N2+产生速率比O2+的产生速率快,分别为5.4× 1022 m-3s-1、1.8×1022 m-3s-1,表明正离子和电子决定放电过程中等离子体的特性.随着放电时间延长,阴极的传导电流密度逐渐增加,但阳极的传导电流密度逐渐减少.提出的流体-化学混合模型可真实模拟空气辉光放电的暂态过程,对研究空气辉光放电的物理机理具有重要意义.
為研究空氣輝光放電暫態空間電荷的產生機理,提齣瞭基于流體-化學反應的空氣放電2維混閤數值模型,併採用倣真模擬及實驗驗證方法穫取在空氣放電過程中空間電荷的產生機理及空間動態分佈.在模型中,空氣放電粒子輸運過程採用流體動力學模型處理;粒子之間的反應過程採用化學反應模型處理,共包括12種粒子和27種化學反應過程.通過倣真及實驗數據髮現,放電電壓-電流特性、電子溫度空間分佈的倣真數據與實驗測量數據相符.基于被驗證的倣真模型髮現,放電過程中N2的電子踫撞電離反應是電子產生的主要方式.N2+和O2+是放電過程中產生數密度最大的正離子,分彆為1.1×1015 m-3、3× 1014 m-3.N2+產生速率比O2+的產生速率快,分彆為5.4× 1022 m-3s-1、1.8×1022 m-3s-1,錶明正離子和電子決定放電過程中等離子體的特性.隨著放電時間延長,陰極的傳導電流密度逐漸增加,但暘極的傳導電流密度逐漸減少.提齣的流體-化學混閤模型可真實模擬空氣輝光放電的暫態過程,對研究空氣輝光放電的物理機理具有重要意義.
위연구공기휘광방전잠태공간전하적산생궤리,제출료기우류체-화학반응적공기방전2유혼합수치모형,병채용방진모의급실험험증방법획취재공기방전과정중공간전하적산생궤리급공간동태분포.재모형중,공기방전입자수운과정채용류체동역학모형처리;입자지간적반응과정채용화학반응모형처리,공포괄12충입자화27충화학반응과정.통과방진급실험수거발현,방전전압-전류특성、전자온도공간분포적방진수거여실험측량수거상부.기우피험증적방진모형발현,방전과정중N2적전자팽당전리반응시전자산생적주요방식.N2+화O2+시방전과정중산생수밀도최대적정리자,분별위1.1×1015 m-3、3× 1014 m-3.N2+산생속솔비O2+적산생속솔쾌,분별위5.4× 1022 m-3s-1、1.8×1022 m-3s-1,표명정리자화전자결정방전과정중등리자체적특성.수착방전시간연장,음겁적전도전류밀도축점증가,단양겁적전도전류밀도축점감소.제출적류체-화학혼합모형가진실모의공기휘광방전적잠태과정,대연구공기휘광방전적물리궤리구유중요의의.
