12 / 2021-05-21 20:29:56

基于非平衡等离子体流体化学反应模型的空气流注放电研究

       干燥空气作为气体绝缘介质广泛应用于电气绝缘设备中，研究其放电特性对于改进绝缘设备的结构和参数有重要的意义，因此本文对正极性雷电冲击电压作用下针-板及球-板间隙流注放电的微观特性进行了仿真分析。本文基于流体力学模型、低温非平衡等离子体粒子反应模型，采用了有限元-有限差分-通量校正传输法（FE-FEM-FCT）仿真球-板间隙放电模型，通过求解玻尔兹曼方程得到有效电离系数，最终数值模拟求得各粒子的反应速率及浓度变化过程。结果表明：在所有粒子反应过程中N₂和电子以及O₂和电子的反应速率最大，反应速率的峰值沿轴线随着流注发展变化；预放电过程产生的正离子中N₄⁺密度最大，O₂⁺、N₂⁺与O₄⁺的密度仅次于N₄⁺，其中O₂⁺比N₂⁺浓度高出1-2个数量级。仿真结果表明大气压下短间隙流注放电过程中粒子反应速率及离子浓度与轴向电场分布呈正相关。