Усовершенствование методов расчета поля и движения частиц в задачах импульсной стримерной короны

• Автор: Пашинин, Игорь Вячеславович
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 227 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Обзор экспериментальных и теоретических исследований положительной импульсной примерной короны.

1.1. Постановка задачи

1.2. Импульсная стримерная корона и процессы е определяющие

1.3. Экспериментальные и расчтные данные по параметрам стримерной короны в воздухе

1.3.1. Данные по стримерам в стримерной короне

1.3.2. Структура импульсной стримерной короны

1.4. Математическое моделирование стримерного разряда в воздухе

1.4.1. Основные уравнения стримерного разряда

1.4.2. Математические модели одиночного стримера.

1.4.3. Методы решения уравнений неразрывности потока частиц

1.4.4. Методика расчта электрического ноля в межэлектродном пространстве
1.4.5. Математическое моделирование стримерной короны
1.5. Выводы
1.5.1. Параметры стримеров и стримерной короны.
1.5.2. Математическое моделирование импульсной стримерной короны.
1.5.3. Задачи исследования.
Глава 2. Реализация копмлексной математической модели положительной импульсной стримерной короны
2.1. Постановка задачи.
2.2. Математическая модель одиночного стримера.
2.3. Модель накопления эффективных начальных электронов
2.4. Модель стримерной короны в системах электродов с коронирующей иглой.
2.5. Модель стримерной короны в протяжнных системах электродов
2.6. Программа расчта развития положительной импульсной стримерной короны в системах электродов с коронирующей иглой и протяжнных системах электродов
2.7. Пример расчта импульсной стримерной короны в системе электродов стержень на плоскости во внешнем поле.
2.8. Анализ влияния выбора радиуса стримера на расчтные значения его параметров.
2.9. Сопоставление результатов расчтов с обобщнными параметрами короны по литературным данным.
2 Выводы.
Глава 3. Упрощнная методика расчта трхмерного электрического поля в межэлектродном пространстве.
3.1. Постановка задачи.
3.2. Уточнение методики расчта электрического поля в протяжнных системах электродов
3.3. Рекомендации по расстановке эквивалентных зарядов в протяжнных системах.
3.4. Концепция упрощнной методики расчта электрического поля от точечных зарядов
3.5. Укрупнение зарядов с расположением укрупннного заряда в геометрическом центре цепочки зарядов
3.6. Укрупнение зарядов с расположением укрупннного заряда в центре масс цепочки зарядов
3.7. Расчт зависимостей максимально допустимой длины укрупняемой прямолинейной цепочки точечных зарядов от расстояния до расчтной точки
3.8. Алгоритм укрупнения пространственных множеств точечных зарядов.
3.9. Сопоставление скорости и результатов расчтов при использовании укрупнения точечных зарядов и без него.
3 Выводы
Глава 4. Выбор метода решения уравнений неразрывности потока частиц
4.1. Постановка задачи
4.2. Методы решения уравнений неразрывности потока заряженных частиц
4.2.1. Конечноразностные аппроксимации первого порядка точности
4.2.2. Конечнообъмные аппроксимации второго порядка точности
4.2.3. Свойства алгоритмов решения уравнения неразрывности потока электронов
4.3. Распространение стримера в однородном электрическом поле.
4.4. Устойчивость счта при использовании экономичного алгоритма расчта электрического поля в канале стримера.
4.5. Выводы.
Глава 5. Анализ результатов расчта развития импульсной стримерной короны в различных системах электродов в воздухе
5.1. Постановка задачи
5.2. Влияние расположения стримеров в модели импульсной короны в системе электродов коаксиальные цилиндры на результаты расчтов.
5.3. Влияние напряжнности электрического поля на ветвление стримеров в положительной импульсной короне в воздухе
5.4. Особенности развития короны в системе электродов коаксиальные цилиндры.
5.5. Сопоставление расчтных и экспериментальных зависимостей параметров стримерной короны при развитии в различных системах электродов
5.6. Выводы.
Заключение
Список использованных источников


Во многих работах, обзор результатов которых приведен в книге Базеляна и Ражанского , измерялось среднее продольное поле, достаточное для перекрытия стримерами длинных до м воздушных промежутков. Среднее поле в катодонаправленном стримере независимо от его длины можно считать постоянной величиной, при нормальных атмосферных условиях лежащей в пределах от 4,5 до 5,0 кВсм. Сам Базелян в в качестве средней величины рекомендует значение 4, кВсм. Отклонения от этого значения возможны в любую сторону при изменении содержания в воздухе электроотрицательных примесей. Например, при насыщении воздуха водяными парами средняя напряжнность нарастает от 4,7 кВсм при влажности 3 гм3 до 5,6 кВсм при влажности гм3. Напротив, при замене воздуха техническим азотом не более 1,5 НО и Ог наблюдались длинные катодонаправленные стримеры в среднем поле 1,5 кВсм . Измерение максимальной напряженности электрического поля на головке стримера является еще более сложной проблемой, чем определение средней напряжнности поля в канале, изза скоротечности процесса распространения стримера. Возможны такие измерения, видимо, лишь на основе спектрографирования разряда. Стариковские и Панчешный получили спектры положительного стримерного разряда в воздухе в системе электродов иглаплоскость. Амплитуда импульса напряжения составляла 9 кВ, длительность импульса по полувысоте не, время нарастания не. На основе проведенных измерений были получены значения приведнного электрического поля в зоне эффективного возбуждения электронных состояний. Показано, что величина приведенного электрического поля изменялась от Тд что соответствует 0 кВсм в нормальных атмосферных условиях в области формирования стримера в сильном электрическом поле вблизи коронирующего электрода до 0 Тд 5 кВсм в слабых внешних полях. В обзорной статье Стариковской , со ссылкой на статью , приводятся результаты исследований, проведнных в условиях, близких к указанным выше. К системе электродов иглаплоскость с межэлектродным расстоянием 2,4 см прикладывался импульс напряжения амплитудой кВ, длительностью по полувысоте не, со временем нарастания не, с частотой повторяемости около 1 кГц. Было установлено, что в ходе развитая стримера напряжнность на его головке спадает с Тд 0 кВсм у коронирующей иглы до 0 Тд 0 кВсм в середине промежутка, а затем у плоскости увеличивается до 0 Тд 5 кВсм. Близкие значения приведенной напряжнности поля в зоне эффективного возбуждения электронных состояний были получены теми же авторами и в системе электродов проводплоскость амплитуда импульса кВ, полуширина 0 не, время нарастания не, длина межэлектродного промежутка от до см. На расстоянии 4,5 см от высоковольтного электрода провода приведенная напряжнность варьировалась от 0 до 0 Тд т. Всм в нормальных атмосферных условиях. Здесь следует оговориться, что значения напряжнности поля, полученные Стариковскими и Панчешным для стримеров, движущихся в глубине межэлектродного промежутка в слабом поле, характеризуют значения напряжнности на головке стримера, распространяющегося в коллективе других стримеров и ветвей, поскольку в таких условиях их взаимодействие должно быть весьма существенным. Некоторое представление о характерных значениях напряжнности поля на головке стримера и в его канале позволяют получить результаты математического моделирования по разработанной Стариковским и Панчешным двумерной модели одиночного стримера . Так, авторами для стримера, распространяющегося в приведнной в работе системе электродов при напряжении 0 кВ и межэлектродиом расстоянии см, были получены значения напряжнности электрического поля на головке стримера 0 Тд и в канале стримера Тд 8 и 5 кВсм в нормальных атмосферных условиях соответственно. При моделировании остановки стримера в слабом поле условия моделирования приведены выше этими же авторами было установлено, что до начала активного торможения стримера максимальная напряженность в его головке изменяется слабо и близка к 0 кВсм. Однако, к моменту остановки стримера максимальная напряжнность поля в ней резко возрастает, достигая 5 кВсм.