基于磁流体力学模型的稳态真空电弧建模与计算

发布时间：2020-12-06 14:49

　　真空电弧的物理过程复杂,学界针对电弧的不同放电阶段、放电区域,提出了多种描述电弧的模型。本文选择真空电弧的双磁流体动力学模型,完成了对真空电弧的物理建模,实现了物理模型的求解,并对真空电弧的物理特性以及影响因素进行了研究。论文根据真空电弧的特性建立了双磁流体方程组。论文把电弧当成离子与电子组合的双流体,在流体的动量方程加上洛伦兹力和电子压力梯度的作用,在能量方程中加入粒子碰撞、焦耳加热以及热辐射带来的能量交换,其中电弧的辐射能量用净辐射系数表示;再将方程组与磁传输方程和麦克斯韦方程组耦合。文章假定流体为定常流动并指定了阴极边界条件、阳极边界条件和流体壁边界条件。论文根据真空电弧的双磁流体物理模型,提出了方程组的求解方法。基于FLUENT软件,本文将真空电弧方程组离散化,修正了FLUENT自带求解器的动量方程、能量方程。指出了电子的能量方程和磁传输方程的离散方法,其他相关变量如电流密度、电子速度用待求解变量显式表达。论文基于格林高斯定理,利用中心插值和一阶迎风格式提出了变量的散度或变量在特定方向上偏导的计算方法,这样的方法相比一般的二阶迎风格式更加简便。论文计算了真空电弧的参数分布情况并... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

所示的轴对称模型，所有的变量都是关于对称

3空响 软件等示电、向由章的理论空电弧的物响。件生成了平等离子体从示圆盘形电电极尺寸可下、左、向表示真空由电极中心模型与计算理参数分布平板型真空从网格区域的电极的边缘，以通过修改右四个面分间隙沿对称指向电极边算模型，计算布特点，以及电极的 2D的左侧流入网格的下改计算网格分别对应图称轴由阴极边缘的方向算及网入，下端区4指。

【参考文献】：
期刊论文
[1]真空开关电弧开断过程的数值仿真方法研究进展[J]. 舒胜文,黄道春,阮江军.  高压电器. 2014(02)
[2]纵磁下真空电弧阳极热过程的仿真[J]. 王立军,贾申利,刘宇,杨鼎革,史萌,史宗谦.  电工技术学报. 2011(03)
[3]一种场击穿型真空触发开关的触发与导通过程[J]. 周正阳,廖敏夫,董华军.  真空. 2009(02)
[4]低温等离子体数值模拟方法的分析比较[J]. 袁忠才,时家明,黄勇,马柳.  核聚变与等离子体物理. 2008(03)
[5]粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用[J]. 陈民,盛政明,郑君,马燕云,张杰.  计算物理. 2008(01)
[6]电弧电流以及纵向磁场对小电流真空电弧特性影响的数值仿真[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲.  电工技术学报. 2007(01)
[7]大电流真空电弧磁流体动力学模型与仿真[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲.  中国电机工程学报. 2006(22)
[8]高性能真空触发开关技术的研究综述[J]. 廖敏夫,邹积岩,段雄英,赵纯,柏兴林.  高压电器. 2006(01)
[9]真空电弧磁流体动力学模型与仿真研究[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲.  中国电机工程学报. 2005(04)
[10]真空开关的现状及发展趋势[J]. 王季梅.  电力设备. 2005(02)

博士论文
[1]小间隙真空电弧的数值仿真与实验研究[D]. 向川.大连理工大学 2012

硕士论文
[1]纵向磁场下真空电弧特性及其仿真研究[D]. 邢锟.沈阳工业大学 2014
[2]强电流真空磁流体电弧模型的仿真研究[D]. 谢如旭.沈阳工业大学 2012
[3]纵向磁场真空电弧等离子体的仿真研究[D]. 闫荣妮.沈阳工业大学 2011



本文编号：2901556