交流与直流真空电弧等离子体特性比较分析

应用COMSOL多物理场仿真软件,基于电磁学与流体动力学理论建立真空电弧等离子体的流体—化学混合模型,数值模拟真空断路器灭弧室中交流与直流真空电弧放电过程。考虑粒子的经典扩散、漂移、碰撞、电离、激发的影响,研究纵向磁场作用下交流与直流电弧等离子体参数的分布。仿真结果表明:电弧放电过程中,交、直流真空电弧燃弧特性即存在相似性也存在明显不同;纵向磁场直接影响交流与直流真空电弧的发展及电弧微观粒子(电子与离子等)的密度与温度等的空间分布。如相同电流激励下,交流电弧与直流电弧等离子体参数分布相似;由于交流电弧能量下降更快,相比直流电弧其更容易被开断;纵向磁场的作用会减小阳极触头表面的电子温度,削弱阴极表面的离子速度,减少真空电弧金属蒸气的电离率。

纵向磁场对直流真空电弧等离子体发展进程的影响研究

从微观角度出发,数值模拟直流真空电弧燃弧初期电弧的发展进程,研究纵向磁场对电弧等离子体参数输运特性的影响。建立电弧等离子体流体-化学混合模型,仿真研究纵向磁场作用下的电弧运动特性。数值模拟电弧等离子体中粒子输运特性,以得到电弧等离子体参数随磁场变化规律。仿真结果表明:纵向磁场分布对直流真空电弧放电初期粒子的数密度与温度等参数的作用,直接影响电弧的发生与发展。研究并分析了直流真空电弧燃弧初期的过程。