氣體放電工業(yè)manuscripts versionSF6過程中微觀粒子輸運參數(shù)計算

：SF6；氣體放電；離子電輸運；多物理場仿:SF6;Gasdischarge;Iontransportation;Multiphysics 第1章緒 課題背景及研究意 研究背 研究意 國內(nèi)外研究現(xiàn) 主要內(nèi)容及安 第2章SF6氣體放電的基本原理和理論模 基于泊松方程的電場有限元理 泊松方程及其適用范 電場的泊松方程描述極其邊界條 電場高斯定理極其在SF6氣體放電理論中的應(yīng) 基于系數(shù)型偏微分方程的離子輸運理 SF6氣體電離過程的方程描 離子的產(chǎn)生過程的方程描 離子擴散過程的方程描 離子的對流過程的方程描 離子的吸收過程的方程描 離子的復(fù)合過程的方程描 SF6氣體電離過程的簡化模 第3章基于有限元方法的高壓絕緣子電場分 參數(shù)設(shè) 絕緣子的幾何模 網(wǎng)格剖 邊界條件的設(shè) 求解器設(shè)置及結(jié)果分 穩(wěn)態(tài)求解器的設(shè) 電勢分 電場分 電場能量歸一化分 電極的幾何形狀對電場分布的影 第4章基于系數(shù)型偏微分方程的離子輸運穩(wěn)態(tài)過程FEM分 離子輸運方程的參數(shù)設(shè) 主要邊界條件分 求解器設(shè)置及結(jié)果分 正離子空間分布及其輸運規(guī) 負離子空間分布及其輸運規(guī) 正負離子濃度差的空間分布規(guī) 電離過程對電場和電勢分布的影 第5章SF6流注放電的電場離子遷移耦合瞬態(tài)過程分 流注放電過程的瞬態(tài)方程描 主要邊界條件分 求解器設(shè)置及結(jié)果分 離子濃度描述下的擊穿過程的討 第6章結(jié) 電離過程的空間離子濃度分布在一定范圍內(nèi)正比于電極電 參考文 . 1課題背景及研究意電能是與國民生產(chǎn)生活關(guān)的一種能源，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國民經(jīng)濟價的，比如高壓輸電線路相與相之間的導(dǎo)線就是空氣間隔絕緣起來的。與SF6，純凈的六氟化硫氣2.5100倍以上。在研究SF6SF6SF6，純凈的六氟化硫氣2.5100倍以上。在研究SF6氣體放電過程中，我們發(fā)現(xiàn)SF6氣體分子放電的復(fù)雜性如大分子組國內(nèi)外研究現(xiàn)1672年，GottfridWilhelm在成功的觀察到了人工制造的電火花現(xiàn)象，隨后氣體放電現(xiàn)象的研究快速開展起來[6]1889定律說明氣體的擊穿電壓與壓強和距離的乘積存在著函數(shù)關(guān)系。1903年，Townsend提出了碰撞電離理論，首次用微觀的粒子變化完美的節(jié)食了氣體的宏觀放電變化[7]1939Raether提出了流注放電理論，該理論彌補了Townsend理論的不足[8]。上述這些關(guān)于氣體放電方面的理論為氣體放電現(xiàn)象Meek總結(jié)了簽認(rèn)氣體放電研究成果，運用數(shù)學(xué)方法對應(yīng)用不同方法求解氣體放電方程產(chǎn)生了濃厚的。1977年，DavieYoshida建立了平板電極間的二維放電模型，二維柱坐標(biāo)下的氣體放電模擬可以很好的節(jié)食放電過程的三現(xiàn)象。[13]1981年，MorrowLowke首次將FCT法應(yīng)用到氣體放電領(lǐng)域，分析了1987年，R.MorrowSF6氣體流注放電過程以及流注等離子體通道的特SF6氣體的放電方程進行了一維仿真研究，細致的分析了各1988年，C．Wu和E.E.Kunhardt研究了SF6/N21998年C.WuE.E.Kunhardt對N2/SF62000年，大學(xué)Metaxas首次采用有限元-通量校正傳輸法（finite同年（2000年），A.A.Kulikovsky建立了三維光致電離模型，對空氣和氮2003年，S.V.PancheshnyiA.YuStrarikovskii完成了長間隙的正流注放2008年，胡建林等采用有限元弱形式對棒-板長空氣間隙先導(dǎo)電進行研究；目前，在國內(nèi)外學(xué)者的共同努力下，對SF6氣體放電機理研究取得了顯著成果，但仍然不夠完善，因此，本文就將構(gòu)建SF6氣體放電模型，運用有限元（1）粒子間的碰撞反中心位置，六個氟原子將其圍繞（1）。[19]1：SF62s和pSF6，但是由于原子半徑大，電負性小，所以其總的穩(wěn)定性并不如SF6。1：六氟化硫通用的電子碰撞方程式電量附著/eSF(SF)*SF eSF(SF)*SF eSF(SF)*SFF eSF(SF)*eSFF eSF(SF)*eS6F eSF(SF)*2eSFF eSF(SF)*2eSF2F eSF(SF)*2eSF3F eSF(SF)*2eSF5F (SF)*eSFF 碰撞時，“附著”過程會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的SF6負離子；而“離解附著”則會伴隨有SF6（如比如五氟化硫離子SF6-和SF5-以外，還會產(chǎn)生其他負離子，特別是負的氟離子F-，但是，也不能排除其他絡(luò)合物的形成。我們就將研究SF6氣體放電過程中這些微觀粒子的輸運參在研究SF6氣體電子崩發(fā)展過程中，主要有涉及到的微觀粒子有電子、正離子和負離子，它們通過不同的碰撞過程及電極過程產(chǎn)生和，SF6氣體碰2SF6eSF(SF)*2eSFF eSF(SF)*2eSF2F

eSF(SF)*2eSF3F 6eSF6(SF)*2eSF5F65(SF6)*e F5部能量守恒，本文考慮的SF6氣體中的彈性碰撞過程為動量傳遞過程，碰撞發(fā)子，碰撞方程e+SF6→SF6+e分子發(fā)生電離碰撞時的閾值將降低，本文中考慮的主要兩種反應(yīng)為振動激發(fā)其中振動激發(fā)的電子能量閾值為0.095eV電子激發(fā)電子能量閾值為9.8eV一電離和電離兩種，電離是SF6分子電離的主要方式，本文中主要考慮3種形式的電離，反應(yīng)方程如式: 15.9eV、18.7eV20.3eV，離解產(chǎn)物分SF+、F+ e+SF→SF 5對于SF6氣體，本文考慮了兩種吸附過程，第一種生成產(chǎn)物為SF，碰撞閾值為“0”，第二種生成產(chǎn)物為F2.19eV，反應(yīng)方程:5 e+SF→SF- e+SF→F- (2)SF6氣體放電時各微觀粒子的產(chǎn)生、運動以及的過程最終形成貫穿兩極的導(dǎo)電通道。假設(shè)這個過程中產(chǎn)生的SF6

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nvn產(chǎn)生的電子；Sp為光電離引起的正離子數(shù)密度增加值；α、β、ηDe分別表示電離、復(fù)合、附著以及擴散系數(shù)，他們是電場強度與SF6分子數(shù)密度的函

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(2-主要內(nèi)容及安comsolmultiphysicscomsol軟件對鎳鈦合金周圍的溫度場進行模擬,為進一步應(yīng)力場的模2SF6基于泊松方程的電場有限元Inmathematics,Poisson'sequationisapartialdifferentialequationofelliptictypewithbroadutilityinelectrostatics,mechanicalengineeringandtheoreticalphysics.Itisused,forinstance,todescribethepotentialenergyfieldcausedbyagivenchargeormassdensitydistribution.TheequationisnamedaftertheFrenchmathematician,geometer,andphysicistSiméonDenisPoisson.[1]OneofthecornerstonesofelectrostaticsissettingupandsolvingproblemsdescribedbythePoissonequation.SolvingthePoissonequationamountstofindingtheelectricpotentialφforagivenchargedistribution.ThemathematicaldetailsbehindPoisson'sequationinelectrostaticsareasfollows(SIunitsareusedratherthanGaussianunits,whicharealsofrequentlyusedinelectromagnetism).StartingwithGauss'slawforelectricity(alsooneofMaxwell'sequations)indifferentialform,wehave:whereisthedivergenceoperator,D=electricdiscementfield,andρf=chargedensity(describingchargesbroughtfromoutside).Assumingthemediumislinear,isotropic,andhomogeneous(seepolarizationdensity),wehavetheconstitutiveequation:whereε=permittivityofthemediumandE=electricfield.SubstitutingthisintoGauss'slawandassumingεisspatiallyconstantintheregionofinterest電 定理極其在SF6氣體放電理論中的應(yīng)基于系數(shù)型偏微分方程的離子輸運理最終形成貫穿兩極的導(dǎo)電通道。假設(shè)這個過程中產(chǎn)生的和離子束都是流描述SF6的過程。

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nvnSF6氣體電離過程的方程SF6氣體電離過程的簡化ne

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pvp3幾何模型定義及參數(shù)設(shè)在本章的研究中，使用兩個COMSOL中內(nèi)嵌的Cylinder幾何實體分別建立放在空氣中合金和放在液氮中的合金通過Union操作使得物理量在界GloblDinitionPrmetr定義圓柱形樣品長度，半徑以及浸入液氮中的深度H，具體參數(shù)如表4-1所示；然后，通過GometryngthUnit指定幾何模型的長度單位為mmometricylindr（其參數(shù)如表1所示指定圓柱軸向方向沿全局坐標(biāo)系的x軸；接著，通過ometricuildllObjtsnion操作建立組件類型的幾何體從而確保物理量和網(wǎng)格劃分在邊界處連續(xù)。4-1RLH4-1所示，在圖中可以看12的液氮端幾何體。網(wǎng)格剖界條件)，代替實際作用于系統(tǒng)上的外載荷(或邊界條件)Tetrahedral,Tetrahedral-Size。兩個關(guān)鍵操作步驟分別用于指定網(wǎng)格剖分單0.5R邊界條件及求解器設(shè)求解器設(shè)置及結(jié)果3.4.55SF6擾動條件下的瞬態(tài)熱應(yīng)力分析是指由于對合金的自由端施加時變位移基于COMSOLMultiphysics的擾動條件下的瞬態(tài)熱應(yīng)力分析是通過使用軟流注放電過程的瞬態(tài)方程主要邊界條件分求解器設(shè)置及結(jié)果6電極形狀的幾何曲率越高，尖端放電效果越電離過程的空間離子濃度分布在一定范圍內(nèi)正比于電極壓流注放電過程粒子濃度的擊穿時間與電極電壓之間的關(guān) 畢業(yè)了回首這四年沈陽工業(yè)大學(xué)給了我太多從青澀自己一步步成熟， ，一次次修改，盡管最終并