基于元学习的气体放电等离子体电子Boltzmann方程数值求解

在气体放电等离子体中,电子的输运行为可由Boltzmann方程精确描述,该方程的解是许多等离子体仿真模型的基础。物理信息神经网络作为一种求解Boltzmann方程的新型方法,虽克服了传统数值方法网格剖分和方程离散的缺陷,但其参数空间规模大,在求解多任务时训练效率较低。为此,该文构建了一种基于元学习的双循环物理信息神经网络,在内循环中对多个Boltzmann方程求解任务进行优化训练,得到各任务优化后的元损失函数,用于在外循环中进行网络参数更新,从而提高网络在求解新任务时的计算效率。计算结果表明,基于元学习的双循环物理信息神经网络在求解新的Boltzmann方程时,网络损失函数值和L2误差值的下降速度均显著快于普通的物理信息神经网络。此外,该文还研究了网络容量和内循环迭代次数对Boltzmann方程多任务求解效率的影响,结果显示计算效率并不随网络容量的增大而提高,且受内循环迭代次数影响较小。

SF_(6)混合气体放电的极性反转特性研究

SF_(6)混合气体可在极寒条件下替代SF_(6)气体用于气体绝缘电气设备,当设备中存在缺陷时会显著降低击穿电压,因此有必要研究缺陷产生的极不均匀电场中SF_(6)混合气体的放电特性。开展了针板电极下SF_(6)/CF_(4)、SF_(6)/N_(2)混合气体的放电试验,并和SF_(6)气体对比,分析其击穿电压随气压增大呈现的驼峰曲线变化规律。发现SF_(6)混合气体的驼峰曲线相比SF_(6)气体会发生右移,且SF_(6)/N_(2)混合气体的右移现象更加明显。进一步对比研究了不同气压下SF_(6)混合气体的击穿与局放特性,发现SF_(6)/CF_(4)、SF_(6)/N_(2)混合气体的击穿电压均随气压升高出现极性反转,即从负极性击穿转化为正极性击穿,极性反转对应的气压即为驼峰曲线峰谷处的气压;同时,局放特性也会随气压升高出现变化,即从正负极性局放共存转化为只存在正极性局放。通过分析SF_(6)混合气体的局放起始电压随气压的变化趋势,发现当高于峰谷气压时,局放起始电压与击穿电压相差较小,这一现象说明SF_(6)混合气体设备在较高气压时也更易出现无晕击穿,与SF_(6)气体设备的运维经验一致。研究结果对于SF_(6)混合气体设备的运维检修和设计具有参考意义。

CISPR 15中不包括气体放电技术的EUT稳定时间探讨

本文基于对随机抽取市面上常见的5款LED灯进行传导骚扰(CE)实测及对测试结果进行统计分析,探讨CISPR 15:2018/AMD1:2024中对不包括气体放电技术的受试设备(EUT)稳定时间1 min的合理应用方法,有助于提高第三方等检测机构和制造商对不包括气体放电技术的受试设备(EUT)稳定时间的理解和实施能力。

融入表面电荷分布测量的气体放电实验平台

设计并搭建了融入表面电荷分布测量的气体放电实验平台。表面电荷分布测量系统由高压电源与电荷扫描测量单元构成,实现了针—板、棒—板等电极结构在交流/直流/冲击电压下的电荷分布测量,结合沿面闪络电压测试可分析空间电荷在气体放电中的作用机制。设计了表面电荷分布扫描、表面电荷分布与沿面闪络电压关系两类实验项目,表明该平台可准确测量不同情况下的表面电荷分布,用于分析与理解放电过程中电荷的产生、倍增与输运等微观过程。

气体放电管在浪涌抑制电路中的应用研究

雷电静电感应、电磁感应等产生的危险浪涌电压会引起电子设备的误动作,造成电子设备失效及永久性损坏。在分析了气体放电管GDT工作原理及特性参数后,提出了气体放电管可以有效保护交流电源系统、直流电源、控制电路及网络通信电路,同时给出了气体放电管在各种电路设计中的典型应用保护电路,给出选择放电管提出选用建议,这些工作可以作为电路设计人员的参考。

气体放电的相似性

为了使读者对气体放电相似性有一个全面的了解,对气体放电相似性的研究进行综述。Townsend首先阐述了气体放电相似性原理,von Engel给出了气体放电相似性的定义、主要相似关系,相似放电允许和不允许的物理过程。两个气隙放电相似的必要条件是p1d1=p2d2和E1(px)/p1=E2(px)/p2(p1、d1、E1和p2、d2、E2分别为两个气隙的气压、气隙长度、电场强度)。前者表明电子跨越整个气隙期间所发生的平均碰撞次数相同,而后者表明电子的平均动能相同,即每次碰撞原子时的电离能力相同。随后介绍了放电相似性的使用范围在高频放电和脉冲放电研究领域的扩展,并简单介绍了3个放电相似性的应用例子:清洗ITER装置的超大尺度辉光放电、分析化学中的超小尺度放电、大气中间层的超大尺度放电。

分形学描述平面气体放电的改进方法

介绍了气体二维击穿模型ＤＢＭ，在此基础上建立了可能发生击穿点的模糊集合，形成了描述平面气体击穿模型（ＤＢＭ）的改进型，即分形模糊平面气体击穿模型。详细地介绍了该算法及处理结果。利用模糊集合处理平面气体放电的描述问题可以将放电的先验知识、实验参数合理地加入到处理之中。

气体放电式丝电爆方法制备纳米铜粉

提出了一种气体放电式电爆方法,该方法不需要将金属丝与电极接触,靠丝端部与电极之间的气体放电导入大电流实现电爆,更便于工程上的实施。改变初始充电电压和金属丝直径进行电爆试验,分析粉末粒径与初始参数的关系,发现电容器储能大于3倍金属丝气化能时,粉末粒径分布较窄,一般在30～100nm之间,平均粒径约60nm。

气体放电随机现象的图像智能化分析

本文采用高速相机记录气体放电信息,获得高分辨率的空间与时间的视频数据.通过分析其放电图案,发现其为树状分形结构,其单个放电点和多个放电点的分形维数分别为1.64和1.71.利用课题组采用python编写的软件,对获取的大量的图像信息进行智能化的轮廓识别和质心标记,获取了每个放电条件下,5911张相邻时间间隔为0.5 ms的图像的放电点的位置分布信息.结果显示,放电点数在空间内出现的位置概率接近高斯分布,其出现的时间间隔分布接近指数衰减.

大气压气体放电电磁辐射特性研究

大气压气体放电技术在材料改性、生物医学以及环境污染治理领域广泛应用。然而,气体放电过程存在由大量瞬态脉冲电流衍生的电磁辐射。基于安全防护和提高能效的目的,掌握大气压气体放电过程的电磁辐射特性以及影响规律成为了亟需解决的问题。针对刷状放电和丝状放电两种常见的气体放电模式,系统考察了电磁频谱分布特性及电压和频率对其影响规律。结果表明刷状放电和丝状放电的特征谱峰分布范围分别在6~74.2 MHz和6~150 MHz。丝状放电的电压及频率对电磁辐射频谱分布及强度影响较小,而增加刷状放电的电压和频率则能有效降低电磁辐射强度。此外,增加丝状放电区域会引起电磁辐射频谱范围及辐射强度增大。

液滴触发气体放电反应去除二硫化碳实验研究

论文提出和设计了一种新型放电反应器,利用液滴瞬时通过电极对之间的空间来触发气体放电。该反应器用于实验研究降解二硫化碳(CS_(2))废气的效果,并考察了输入能量、液滴滴加频率、气体流量、氧气浓度和液体组分等参数对降解效果的影响。研究结果表明,采用液滴触发气体放电反应器能够有效去除和降解气流中的CS_(2)气体,在气体放电的同时,液滴还能吸收气相反应产物,从而促进了CS_(2)的降解。液滴滴加频率在0.5~1滴/s时,CS_(2)的去除效果最佳,过慢时去除率降低,过快则能耗加大。在其他相同条件下,采用去离子水作为吸收液液滴时,CS_(2)去除率最低;其次是采用5%硫酸钠水溶液,采用5%氢氧化钠溶液的去除率最高。CS_(2)降解反应后的气相产物主要有SO_(2)、CO_(2)和少量中间产物COS,液相产物为硫酸根离子。同时,对降解机理进行了分析。

汽车用高强度气体放电灯

该文介绍了高强度气体放电汽车光源的特性,着重概括它与传统卤钨灯汽车光源相比的优越性,并展望了这种光源的应用前景。

大气压脉冲气体放电与等离子体应用

脉冲放电等离子体及其应用是脉冲功率技术民用领域极具前景的发展方向之一。为了推动脉冲放电等离子体理论与应用技术的研究和发展,综述了近年来纳秒脉冲气体放电机理与典型脉冲等离子体特性和应用的研究进展。介绍了基于高能电子逃逸击穿的机理假说及相关测量技术的研究进展。分析了直接驱动型脉冲放电、脉冲介质阻挡放电和脉冲等离子体射流三种典型脉冲放电形式的国内外研究现状。以材料表面改性、主动流动控制、点火助燃和甲烷转化为代表介绍了脉冲等离子体应用研究进展。最后结合脉冲放电等离子体研究现状的分析,展望了大气压脉冲气体放电与放电等离子体应用的发展趋势。

场致发射影响微间隙气体放电形成的模拟

当间隙间距达到几微米时,其击穿电压将与帕邢曲线显著偏离。文中以间隙间距4μm为典型研究对象,基于网格质点法耦合蒙特卡洛碰撞(PIC-MCC)建立这种微间隙气体放电形成过程的仿真模型,并分析了考虑与不考虑场致电子发射对这种微间隙气体放电形成过程的影响,获得了放电形成过程中不同粒子数密度时空分布、不同粒子速度分布和电场分布等随时间的变化,最后通过分析与讨论得到了间隙间距在2~5μm左右范围时,形成微间隙气体放电过程的主要因素是阴极场致电子发射和随后的离子增强场致电子发射;而当间隙间距小于1μm时场致电子发射将会在形成微间隙气体放电过程中起到主要作用。

直流气体放电过程中的离子分子碰撞模型

气体放电是高压设备绝缘击穿的一种常见现象,为了研究正离子能量及行为对气体放电过程的影响,采用微观粒子法在计算机上模拟了平板电极下,极间电压为500V时,短间隙击穿过程中的正离子运动。数值计算的过程中考虑了离子与分子间的弹性碰撞及电荷交换碰撞对离子运动的修正作用,采用了与能量相关的碰撞截面,跟踪正离子直至其运动到达阴极表面。基于此方法获得了空间电荷密度、带电粒子数与电场强度等宏观物理量。计算结果表明:直流放电过程中,正离子碰撞阴极是放电得以维持的必要条件;正离子运动缓慢形成的空间电荷畸变了电场,促进了碰撞电离,有利于放电的持续进行,同时离子碰撞加剧将减弱γ过程,使放电无法自持。

基于定向纳米碳管气体放电的气敏传感器研究

介绍了一种基于定向纳米碳管的气敏传感器,以生长定向纳米碳管的氧化铝模板作为阳极,铝板作为阴极,利用纳米碳管的尖端发射效应,在较低的电压下使气体产生放电现象。通过对纳米碳管在气体中击穿电压和放电电流的测量,实现对气体的定性定量检测。同时纳米碳管气敏传感器还具有体积小、灵敏度高、稳定性好、响应速度快、在常温常压下即可进行检测等优点,具有较好的应用前景。

气体放电加工机理分析

为了从机理上了解以气体为介质的放电加工,进行了气体中放电加工的基本工艺实验.通过实验现象和数据分析,并结合气体放电理论,从电子的碰撞电离、介质的击穿、放电通道的形成以及放电通道的扩展等角度对以气体为介质的放电加工机理进行了分析.结果表明:气体介质放电加工,介质击穿以电子的轰击碰撞为主;放电通道是由电子雪崩发展成的流光而形成的;同传统电火花加工相比。气体介质的放电加工形成的放电通道扩展迅速;气体放电加工存在极性效应,正极性加工时加工速度较快,电极损耗极低.分析了气体放电加工应在有一定压力的气体介质中进行的原因.

基于不连续有限元的短间隙气体放电仿真算法及其应用

我国超、特高压输电工程建设亟需空气间隙放电理论的支撑。作为长间隙放电研究的基础,短间隙放电是间隙放电研究的重要内容与切入点。仅靠现有实验手段与实验结果无法构建这些放电过程的完整物理图像,使得数学建模与仿真,成为研究短间隙放电的重要方法。为此,概述了描述短间隙气体放电过程的流体模型,提出了基于不连续有限元的仿真算法:引入罚因子不连续有限元离散Poisson方程;提出了加权不连续有限元用于求解粒子输运方程,提出了圆柱坐标系下的多层重构算法用于抑制高阶格式可能引起的数值振荡。实现了基于上述算法的短间隙气体放电仿真程序,利用该程序研究了碰撞电离系数、附着系数、粒子迁移率等放电参量对流注发展的影响,电子碰撞电离系数与电子迁移率影响最大,电子附着系数与电子扩散系数有一定影响,离子迁移率基本没有影响。通过考虑Townsend放电中的光发射机制,成功预测了一定长度范围内平板间隙中Townsend放电击穿电压曲线,验证了将数值仿真应用于气体放电研究的可行性。

高压纳秒脉冲气体放电试验研究进展

按时间顺序综述了纳秒脉冲下气体放电的试验研究结果,简述了几种纳秒脉冲下放电机理假说,并总结了相关的经验公式。目前,重频纳秒脉冲下气体放电的试验研究有较多空白,有必要开展此项研究。

纳秒脉冲气体放电机理探讨

经典Townsend机理和流注理论是气体放电研究的基础,但在解释纳秒脉冲气体放电时均存在一定缺陷。基于经典气体放电理论,探讨纳秒脉冲气体放电机理,分析流注理论判据在纳秒脉冲气体放电中的有效性,解释纳秒脉冲下电子逃逸现象和基于电子逃逸的快速电离波击穿理论,仿真计算高能快电子的逃逸过程。结果认为基于高能量快电子的逃逸击穿将是可能解释纳秒脉冲下气体放电现象的依据。