Разработка усовершенствованной физико-математической модели импульсной стримерной короны в аксиально-симметричных системах электродов

• Автор: Белоусов, Сергей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с. : ил

1.1. Постановка задачи

1.2. Импульсная стримерная корона и процессы ее определяющие

1.3. Экспериментальные исследования стримсрного разряда в воздухе

1.3.1. Данные по стримерам в стримерной короне

1.3.2. Структура наносскундной 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. Математическое моделирование стримерной короны

1.5. Выводы и постановка задач исследования

1.5.1. Параметры стримеров и стримерной короны

1.5.2. Математическое моделирование импульсной стримерной короны
1.5.3. Задачи исследования
Глава 2. Рекомендации по расчету электростатического поля в моделях стримерной короны
2.1. Требования к методике расчета электростатического поля в моделях стримерной короны
2.2. Сопоставление характеристик численных методов расчета электростатического поля
2.3. Метод эквивалентных зарядов для аксиальносиммегричных систем
2.4. Уточнение метода эквивалентных зарядов для расчета поля в аксиальносимметричных системах электродов
2.4.1. Размещение эквивалентных зарядов
2.4.2. Применение линейнозависимых зарядов
2.4.3. Использование разгона зарядов
2.4.4. Типовая система электродов игла на плоскости против плоскости
2.5. Выводы
Глава 3. Математическая модель одиночного стримера и расчет поля объемного
заряда в моделях стримерной короны
3.1. Постановка задачи и анализ требований к методике
3.2. Математическая модель одиночного стримера основные уравнения
3.3. Учет процессов рождения и гибели заряженных частиц в модели стримера
3.4. Методика решения уравнений неразрывности для заряженных частиц в стримере
3.4.1. Обзор конечноразностных аппроксимаций первого порядка точности
3.4.2. Обзор конечноразностных аппроксимаций второго порядка точности
3.4.3. Свойства конечноразностных аппроксимаций уравнения неразрывности для электронов
3.5. Расчет поля в канале стримера метод дисков
3.6. Расчет поля в пространстве между стримерами
3.7. Примеры расчета развития одиночного стримера
3.7.1. Анализ распространения стримера в системе электродов иглаплоскость
3.7.2. Анализ распространения стримера в системе электродов уединенная сфера в однородном поле
3.8. Тестирование математической модели одиночного стримера
3.8.1. Проблема выбора радиуса канала стримера в его квазидвумерной математической модели
3.8.2. Сопоставление расчетных параметров стримера, полученных с использованием
1, и моделирования
3.9. Выводы 1 Глава 4. Исследование параллельного распространения стримеров в импульсной
стримерной короне
4.1. Постановка задачи
4.2. Модель стримерной короны со сферического электрода
4.3. Анализ результатов расчетов
4.3.1. Развитие первичных стримеров стримерной зоны
4.3.2. Развитие вторичных стримеров стримерной зоны
4.4. Выводы 0 Глава 5. Модель импульсной стримерной короны для систем электродов с
аксиалыюснммстричным полем
5.1. Постановка зачачи
5.2. Определение моментов ветвления развивающегося стримера
5.2.1. Исходные предпосылки
5.2.2. Анализ условий первого ветвления стримера
5.2.3. Анализ условий повторного ветвления стримера
5.2.4. Уточненная модель ветвления
5.3. Модель стримерной короны
5.4. Анализ влияния структуры стримерной короны на ее параметры
5.5. Сопоставление результатов расчетов с обобщенными параметрами короны по литературным данным
5.5.1. Обобщение экспериментальных данных из литературы
5.5.2. Сопоставление обобщенных данных с расчетами
5.6. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений параметров стримерной короны
5.7. Выводы
Заключение
Список литерату


Когда головки стримеров касались пленки, происходила ее засветка. В результате обработки этих изображений, называемых фигурами Лихтенберга, авторами были получены зависимости числа стримерных головок, достигших пленки, от расстояния х до оезрия ИГЛЫ. Интересно отметить, что в тех случаях, когда стримеры не пересекают весь межэлектродпый промежуток, зависимости числа головок от х имеют максимум. Это означает, что на определенном расстоянии от высоковольтного электрода образование крупных ветвей прекращается, и в межэлектродном промежутке, постепенно теряя энергию, движутся только ранее возникшие ветви. Более подробные исследования структуры стримерной короны возможны на основе метода электрографии и регистрации излучения стримеров при помощи ФЭУ и ССЭкамер. Исследования показали, что структура короны определяется структурой электростатического поля, в котором она развивается. Основные особенности развития стримерной короны в различных полях заключаются в следующем. Если развитие короны происходит в плоскопараллельном поле, причем коронирующим электродом является провод системы проводплоскость, коаксиальные цилиндры и т. При этом интенсивность ветвления в любой плоскости, параллельной коронирующему проводу, невысока. В основном ветвление происходит в поперечной плоскости. Каждый из этих первичных стримеров имеет двалять главных ответвлений, каждое из которых в свою очередь ветвится. Таким образом, число стримерных головок, связанных с одним первичным стримером превышает . Соколовой, Темниковым и Тиматковым с соавторами были проведены комплексные исследования параметров положительной наносекундной стримерной короны в воздухе в системах электродов иглаплоскость, шарплоскость и проводплоскость с использованием различных методов, включая измерение электрических характеристик разряда напряжения и тока, исследование излучения разряда с помощью ФЭУ и анализ спектров излучения, исследование структуры стримерной зоны импульсной короны с помощью электрографии. Выявленные авторами основные особенности структуры примерной зоны, созданной при вспышке наносекундной импульсной короны, заключаются в следующем. Измерения излучения разряда с помощью ФЭУ, выполненные авторами , показали, что с ростом средней напряженности электрическою поля в промежутке интенсивность излучения увеличивается сильнее, чем растет напряженность. При росте напряженности с 4, до 9,7 кВсм интенсивность излучения возрастает более, чем в 5 раз. При этом средняя длина стримерной зоны меняется незначительно это означает, что с ростом средней напряженности поля в промежутке происходит нс столько рост размеров стримерной зоны, сколько увеличивается ветвление каналов стримеров, что и подтверждается по электрограммам осевшего заряда. Электрографические исследования показали, что в промежутке шарплоскость, в котором распределение электростатического ноля является более равномерным по длине промежутка, при тех же средних значениях напряженности поля, что и в промежутке иглаплоскость, число основных ветвей стримеров и интенсивность их ветвления больше. В промежутках проводплоскость структура ветвления стримеров в плоскости, параллельной оси провода, такова, что основные ветви стримеров развиваются почти параллельно и имеют большое число коротких ветвей. В плоскости, перпендикулярной оси провода характер ветвления аналогичен ветвлению каналов стримеров в промежутке иглаплоскость, а поперечный размер стримерной зоны составляет до половины расстояния между проводом и плоскостью. Расстояния между местами возникновения каналов стримеров на поверхности провода в плоскости оси провода составляют 0,0, см. Угол между первичным стримером и ветвью вблизи электрода согласно результатам электрографических исследований и составляет градусов, а на фронте стримерной зоны градусов. Расстояние между соседними ветвями на одном и том же стримере составляет 0,0,6 см вблизи коронируюшего электрода и 0,0,4 см на фронте стримерной короны. В случае коротких ответвлений расстояние между ними может составлять менее 0,1 см.