针-板空气间隙流注放电起始过程的三维PIC/MCC仿真研究

摘要：

流注放电作为自然界中闪电传播的预电离机制、高压输变线路间长空间间隙放电的重要初始阶段,在工业领域存在诸多潜在应用,近年来引起人们越来越多的关注.流注放电具有典型的多尺度、非线性的放电特征,实验观测中多呈现出分叉等不规则结构.为了研究其微观结构特性和行为特征,本文采用三维粒子仿真模型(PIC/MCC),着重研究了流注从针型正电极的起始和发展过程.模型采用了可变自适应网格、可变粒子权重以及并行计算等技术,有效地降低了三维粒子仿真的计算时间.通过调节针型电极上的施加电压幅值、改变气体组分及调整电极形状尺寸等,研究了放电参数变化对流注放电的分叉结构、半径等行为的影响.模拟结果表明:随着电压的升高,流注的半径及分叉数目增加;对比不同气体组分(纯氧以及不同比例氮氧混合气体),发现其对流注的分叉数目影响较为显著;针型电极结构直接影响了流注的起始时间和形貌.

关键词：流注放电、三维粒子仿真、针-板电极

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资助基金：国家自然科学基金51777164;西安交通大学"青年拔尖人才支持计划"DQ1J008;电力设备电气绝缘国家重点实验室EIPE17311;中央高校基本科研业务费专项资金批准号: 1191329723资助的课题.Project supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant 51777164;"the Young Talent Plan"of Xi'an Jiaotong UniversityGrant DQ1J008;State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power EquipmentGrant EIPE17311;the Fundamental Research Funds for the Central Universities, ChinaGrant 1191329723

在线出版日期：2018-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：143-153