基于电荷等效法的电容短路放电微观特性数值模拟研究

• 作者: 王党树 栾哲哲 古东明 刘树林 王新霞
• 来源期刊: 电工技术学报
• 关键词: IEC火花试验装置 电荷等效 粒子网格/蒙特卡洛模型 平均电子能量
• 年，卷（期）: 2021,（13）
• 所属期刊栏目: 放电等离子体及其应用专题
• 页码范围: 2684-2696
• 页数: 13页
• 分类号: O461
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.L90377

摘要

为了研究基于IEC火花试验装置的容性电路短路放电的微观特性,该文建立了以钨为阳极材料、镉为阴极材料的二维平行极板仿真模型.在仿真区域充满了空气以及体积分数为8.5％的甲烷混合气体,根据电荷等效原理对该模型采用粒子法(PIC/MCC)进行数值模拟研究,着重分析了极间电压、极间距离及外接电容对电容短路放电过程的影响,得到了在击穿后放电过程中极间电压、电流、各种粒子浓度、平均电子能量的变化情况.模拟结果表明:随着极间电压的增大,平均电子能量也逐渐增大,极间电压对N2的电离影响程度远大于对O2和CH4的电离;当电极间距变大时,击穿所需要的时间变长,电极间气体介质越难以击穿;外接电容容值的改变,对气体电离基本不会产生影响,但外接电容的改变影响极间电流变化,击穿后的极间电流随着电容的增大而增大;随着极间电场强度的增大,气体电离会越剧烈,电流密度会越大,平均电子能量也会逐渐变大.