针-板空气间隙流注放电起始过程的三维PIC/MCC仿真研究

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.

焊接用三极电子枪设计及电磁聚焦系统研究

研究了150 kV焊接用三极电子枪的束流发生、静电聚焦和磁聚焦过程。基于电子光学理论和三维粒子仿真分析,设计了电子枪静电聚焦系统和磁聚焦系统,建立了适合电子束焊接使用的聚焦距离150~350 mm范围内焦点位置连续可调的电子枪模型。针对现有焊接电子枪手动调焦效率低、焦点位置不易精确控制的问题,通过磁聚焦理论与三维粒子仿真相结合,研究了聚焦电流对应聚焦距离的变化过程,建立了聚焦距离与聚焦电流的非线性函数模型,可为电子枪聚焦的精确控制提供依据。