尘埃颗粒充电效应下大气压脉冲电晕放电的数值研究

摘要

本文通过建立一维的流体力学模型,对线一同轴筒状电极中大气压脉冲电晕放电进行数值模拟,其中对粒子连续性方程采用FCT有限差分求解,并使用了电流守恒方程代替求解泊松方程,从而节省了大量的计算时间.同时考虑尘埃颗粒的作用,使用并发展了一种尘埃充电模型,通过假设放电反应器中均匀分布有半径密度大小分别为1-8μm、10<'6>-10<'7>cm<'-3>范围内的球形尘埃颗粒,研究尘埃颗粒的存在对于放电性质的影响.其中包括电子密度、电场分布的时空演化以及外电路电流的变化.另外通过计算尘埃表面带电量的演化,对尘埃颗粒的充电过程进行了模拟.结果表明,这种影响主要是通过尘埃颗粒的充电过程来实现.由于尘埃颗粒不断的捕获其周围的带电粒子,减小了粒子分布密度(主要为电子),使总电流密度发生改变,从而降低电离波的传播速度.此效应对于放电的影响会随尘埃颗粒大小及密度的改变而变化,并会随放电时间的推移变得愈为显著.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

引 言

1综述

1.1电晕放电简介

1.2脉冲电晕放电

1.3研究概况

1.3.1流光理论

1.3.2研究方法

1.3.3电晕放电中尘埃颗粒效应的研究

1.4光电离效应

1.5本论文工作

2理论模型

2.1基本模型

2.2数值方案

2.2.1 FCT概述

2.2.2电流守恒方程

2.2.3空气中电子输运系数以及反应率的计算

2.2.4光电离项Sph的计算

2.3尘埃粒子充电模型

3结果及分析

3.1无尘埃颗粒下的电晕放电模拟

3.2尘埃颗粒环境中的放电

3.2.1尘埃放电环境中的电子密度分布演化

3.2.2尘埃放电环境中的电场强度分布演化

3.2.3尘埃颗粒充电过程的演化

3.2.4外部电流随时间的演化

结论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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