尖锐电极气体电晕放电流动特性及强化传热的数值研究

发布时间：2024-06-05 04:27

　　19世纪以来,气体放电在工业、医疗以及日常生活中得到了广泛应用,包括静电除尘、传热强化、传质强化、流动控制、和电喷雾等在内的诸多实际应用。电晕放电(Corona Discharge)是气体放电现象的一大重要分支,利用电晕放电产生的离子风进行强化传热因其无振动、低噪声、响应时间快、结构紧凑等特点,近年来越发受到研究者的关注。本文采用数值模拟的方法对多种尖锐电极结构的电晕放电和其诱导的离子风流动问题进行了研究,并进行了针尖-圆环结构的“离子风生成器”强化铜片散热的数值分析。数值模拟基于Fluent流体计算软件,在其上建立了电晕放电的单种电荷模型数值计算模块,耦合流场和温度场计算,实现了高压直流电晕放电的多物理场模拟问题。电晕电极附近的电场不均匀性、极陡的场强梯度是电晕放电模拟的关键问题,在该位置处需要十分精密的网格,为此,本文发展了一种基于电场电势正交特性的二维正交贴体网格生成方法。利用多个算例,对新方法生成的网格和单种电荷模型EHD计算平台进行了充分验证,验证结果表明新方法生成的正交网格质量较好,能有效降低计算网格数;基于单种电荷模型的电晕放电问题能够获得较为满意的模拟结果。对刀片-平板...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1负电晕放电机理及电荷在电极间的移动示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-图1-1负电晕放电机理及电荷在电极间的移动示意图电晕放电产生的正负电荷在以库仑力（Coulombforce）为主导的力的作用下向极性相反的电极运动，在向电极移动的过程中与中性空气分子碰撞发生动量传递，从而驱动一部分空气流动，产生“离子风”。离子....

图1-2电晕放电的几种电极结构，（a）针-平板、（b）刀片-平板、（c）同轴的线-圆筒、（d）细线-平板

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-2电晕放电的几种电极结构，（a）针-平板、（b）刀片-平板、（c）同轴的线-圆筒、（d）细线-平板

图1-3论文框架

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-场和带电粒子驱动的离子风流尝以及外加热源的温度场进行综合数值模拟。论文框架如图1-3所示。图1-3论文框架本课题的主要研究内容可以细分为以下几个部分：（1）利用Fluent的UDS和UDF功能编写电晕放电的单种电荷模型。带电粒子的产生简化为尖锐....

图2-1刀尖-平板电极结构下电晕放电及离子风形成示意图

要介绍电晕放电和离子风流动的物理模型；比较气体放电数值模拟的单种电荷模型、三种电荷模型、七种粒子模型，在单种电荷模型中，介绍两种电荷密度边界条件，分别是Kaptzov假设和电荷线性注入定律；列出离子风流动的控制方程和边界条件；在本章的最后，介绍一种生成正交性良好的二维贴体网格的方....

本文编号：3989646