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采用简化球谐法快速计算流注放电光电离
  • ISSN号:0258-8013
  • 期刊名称:中国电机工程学报
  • 时间:2015.6.20
  • 页码:3170-3175
  • 分类:TM85[电气工程—高电压与绝缘技术]
  • 作者机构:[1]东北电力大学,吉林省吉林市132012, [2]电力系统及发电设备控制与仿真国家实验室清华大学电机系,北京市海淀区100084
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51207019).Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51207019).
  • 相关项目:基于等离子体参量诊断的大气压下绝缘沿面闪络机理研究
中文摘要:

流注放电通常由流体模型描述,它由玻尔兹曼方程的矩量耦合泊松方程组成。光电离作为源项加在玻尔兹曼方程的一阶矩量即带电粒子连续性方程上。由于计算某一点的光电离需要对整个放电空间进行积分,且需要在每一仿真步长对其进行求解,导致流注仿真的计算量非常大。为提高光电离的计算速度,采用简化球谐法计算流注放电过程光电离。分析了光子在各向同性散射媒质中的辐射输运特性,推导出满足光学厚的辐射输运方程,得到了1阶简化球谐近似(SP1)和3阶简化球谐近似(SP3)的控制方程和边界条件。采用简化球谐法对高斯辐射源和双向流注放电过程光电离进行了仿真,结果表明:3组SP1方法计算效率远远高于Zheleznyak积分方法,计算精度高于3组Helmtoltz方法;采用3组SP1方法计算大气压下流注放电过程光电离足够准确。

英文摘要:

ABSTRACT:Streamer discharges are usually modeled by the fluid approach which consists of moments of the Boltzmann equation coupled with Poisson’s equation. Photoionization is added to the first order moment of the Boltzmann equation which is the continuity equations for the charged particles. As the calculation of the photoionization rate at a given point requires a quadrature over the complete volume, and it should be done at every time step, the computational cost of streamer discharges becomes very large. In order to improve the efficiency, photoionization in streamer discharges was calculated based on simplified spherical harmonics method. The radiative transfer characteristic of the photos in the isotropic scattering media was analyzed, and the radiative transfer equation which satisfies the optically thick condition was derived, then the governing equations and the boundary conditions of 1 order simplified spherical harmonics approximation (SP1) and 3 order simplified spherical harmonics approximations (SP3) were obtained. Specific validation comparisons are presented for computation of photoionization of Gaussian emission source and double-headed streamer. It is shown that the efficiency of 3 group SP1 is far higher than the integral method of Zheleznyak, and the accuracy of 3 group SP1 is higher than that of 3 group Helmtoltz models;it is sufficient to use 3 group SP1 method to calculate the photoionization of the streamer discharges at atmospheric pressure.

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期刊信息
  • 《中国电机工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电机工程学会
  • 主编:张文涛
  • 地址:北京清河小营东路15号 中国电力科学研究院内
  • 邮编:100192
  • 邮箱:pcsee@epri.sgcc.com.cn
  • 电话:010-82812536 82812534 82812545
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8013
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2107/TM
  • 邮发代号:82-327
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊三等奖,1992年中国科协优秀科技期刊二等奖,1996年中国科协优秀科技期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:98970