基于分形理论的亚毫米间隙正负极性流注放电特性

为研究亚毫米间隙下流注放电特性,本文搭建了大气压下100—500μm间隙下的正负极性流注放电实验系统以及图像采集系统,采集100—500μm间隙下正负极性流注放电的起始击穿电压与击穿图像并使用Matlab计算实验放电图像的分形维数.实验分析发现100—500μm间隙下的空气击穿放电依旧符合流注理论,且正、负极性流注的击穿电压与放电图像分形维数的极性效应明显,流注理论中空间电荷与光电离对放电通道曲折程度与覆盖范围的影响随着间隙增大而增大,且在300μm时发生跃变.使用Matlab基于分形理论的WZ(Wiesmann-Zeller)模型建立500μm间隙下正、负极性流注放电分形仿真,发现发展概率指数h与分形维数成反比,且同放电条件下放电发展概率指数h在正极性流注中相对于负极性流注要更小.

亚毫米间隙负直流电晕放电Trichel脉冲特性

为了研究亚毫米间隙下Trichel脉冲放电特性及机理,搭建100~500μm电极间距的针-板电极放电系统,并配备光学采集系统观测负电晕放电过程,探究亚毫米间隙下电极间距及针尖曲率对伏安特性曲线、Trichel脉冲幅值频率和放电平均电流等的影响。亚毫米间隙空气电晕放电发展到锯齿波阶段过程中不存在无脉冲过渡阶段,在放电锯齿波阶段,亚毫米间隙负电晕放电发展到Trichel脉冲锯齿波阶段后难以过渡到辉光放电阶段,脉冲波形呈现伴有基底电流的锯齿波形式。针-板电极间隙越小,发生电晕放电所需的针尖曲率半径就要越小,但过小曲率半径的针尖电极会使板电极附近的电场高度发散,导致板前电晕放电保持较高的净电荷密度和碰撞电离率。在亚毫米间隙的针-板电极空气放电过程中,当电晕放电发展至板电极即将产生辉光放电时,板前电晕仍保持较高的碰撞电离率并产生二次电子,但针尖电晕还没有达到空气辉光放电所需要的发生电子雪崩的阈值。因此,与毫米级相比,在即将发生的辉光放电之前,电晕放电产生几十微安的基底电流,电晕放电向辉光放电转换过程变短甚至消失。