[发明专利]基于等离子体-静电耦合场的介质阻挡电晕放电模型

摘要

本发明涉及一种基于等离子体‑静电耦合场的介质阻挡电晕放电模型，属于高压气体放电机理领域。本发明选择等离子体场与静电场的耦合场作为计算环境，增加等离子体模型，充分考虑粒子的碰撞、电离、复合等反应，在电晕放电过程中使用Townsend系数提高反应的稳定性，设置能够保证电晕放电较为均匀的放电参数，可准确地表征介质阻挡电晕放电的微观过程，并为复合绝缘子表面电晕老化的微观机理研究提供基础。

主权项

1.基于等离子体‑静电耦合场的介质阻挡电晕放电模型，其特征在于，选择等离子体场与静电场的耦合场作为计算环境，增加等离子体模型，充分考虑粒子的碰撞、电离、复合等反应，在电晕放电过程中使用Townsend系数提高反应的稳定性，设置能够保证电晕放电较为均匀的放电参数，准确地表征介质阻挡电晕放电的微观过程。具体操作步骤如下：(1)电晕放电几何参数：上电极为针电极，针长度为6mm，针半径为0.5mm，曲率半径0.03mm，放电间隙距离4mm，介质层厚度3mm，地电极厚度5mm。(2)电晕放电参数：放电间隙气体的介电常数为1，介质层介电常数为3.5。放电间隙压力为1[atm]，温度293.15[K]，还原电子迁移率4e24[1/(m·V·s)]，电子能分布函数服从Maxwellian分布。介质阻挡电晕放电的数学模型：(3)由于非弹性碰撞导致能量的获得或损失由式(1)计算得到。电子能量密度nε可由式(1)‑(2)计算得到。(4)平均电子能量可由下式求得：(5)电子温度(Te)是平均电子能量的函数：(6)使用Townsend系数定义介质阻挡放电的反应速率，电子能量损失为：(7)根据模型中等离子体化学反应的性质，计算空间电荷密度ρ：用于维持放电的机制为从阴极发射二次电子。当电子与离子发生碰撞时，电子以指定概率从阴极表面发射。(8)电子能量通量可由下式求得：(9)介质表面电荷密度ρs可由下式求得：(10)放电由施加到针电极的正弦电位驱动：V＝V0sin(ωt)  (9)。