高压电晕放电中离子风效应及特性研究

摘要

随着物质水平的不断提高，人们对家用空调的要求也进一步的提高，尤其是对于空调工作时的噪声。相比于传统的利用旋转部件产生气流方式相比，电晕放电离子风送风系统具有低噪声、无电机、无风叶、无机械磨损、部件结构简单等优点，可用于具有静音要求的设备中。本文以“针-网”电极结构作为电晕装置，研究了影响离子风效应的因素，提出了低功耗、大面积的离子风送风系统。
　　为了研究“针-网”电极结构下离子风效应的影响因素，利用“单针-网”电极结构作为“多针-网”电极结构离子风研究的基元，通过仿真不同电极参数的电场强度，结合放电电流、离子风风速和能量转换效率的测量计算结果，研究了“单针-网”电极结构中电极材料、针电极曲率半径、网电极孔径和线径对离子风效应的影响。结果表明电极材料对离子风无显著影响；放电电流和平均风速会随着针电极的曲率半径的减小而增大；放电电流随着网电极空隙率的变高而变大，且计算的损耗系数和测量的离子风风速得出了离子风是网电极的阻力和极间电场的耦合；用热线风速仪测量了离子风速度分布，得到了离子风流场的典型特征，并提出电极间距20mm以内的流场作用区域的唯象模型。
　　以“单针-网”电极结构离子风效应的特性为基础，通过仿真不同电极结构的电场强度，结合放电电流、离子风风速和能量转换效率的测量计算结果，研究了“多针-网”电极结构下相邻针电极之间的影响。结果表明相邻的针电极作用区域的交叉部分，针电极电场被削弱导致离子风速度分布改变；随着相邻针电极间距变小，单个针电极的能量转换效率得到提高。根据实验和模拟的分析，考虑输入功率和均匀流场，提出了以正三角形为基本形状的针电极空间布置方法。研究了固定针电极的金属杆对离子风效应的影响，结果表明金属杆降低放电电流且减小离子风作用区域大小。在针电极作用区域内的固体通道壁面使放电电流和离子风的平均风速减小。
　　最后，探索无额外的能量损耗且提高离子风效应的方法。在电晕放电的放电区域中加了平行或垂直于电场的磁场，测量了放电电流和离子风风速并计算了能量转换效率。结果表明外加的磁场会困住电子，使其有更大的几率跟氧分子结合，所以外加磁场会提高离子风效应的能量转换效率。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 电晕放电及离子风效应的产生机理

1.3 国内外研究发展现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 电晕放电离子风效应原理及电场仿真分析

2.1 电晕放电离子风效应的数学模型

2.2 电晕放电离子风效应电场仿真模型的建立

2.3 “单针-网”电极结构电晕放电电场仿真分析

2.4 相邻针电极之间间距对电晕放电电场的影响

2.5 固定针电极的金属支架对电晕放电电场的影响

2.6 本章小结

第3章 “单针-网”电极结构电晕放电离子风特性

3.1 “针-网”电极结构离子风的表征因素

3.2 离子风效应的测量方法

3.3 针电极特征对电晕放电离子风效应的影响

3.4 网电极参数对电晕放电离子风效应的影响

3.5 “单针-网”电极结构离子风流场典型特征及唯象模型

3.6 本章小结

第4章“多针-网”结构离子风送风系统的空间分布特性及影响因素

4.1 相邻针电极对离子风效应的影响

4.2 大面积离子风送风系统的针电极最佳空间布置

4.3 固定针电极的金属支架对离子风效应的影响

4.4 通道固体壁面对离子风效应的影响

4.5 小结

第5章 磁场对电晕放电离子风效应的影响

5.1 等离子体在磁场中的运动

5.2 垂直于电场的磁场对离子风效应的影响

5.3 平行于电场的磁场对离子风效应的影响

5.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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致谢