基于 COMSOL 软件的亚大气压针-板放电数值模拟

王宇天 [1], 李益文 [1], 张百灵 [1], 庄重 [1],
[1] 空军工程大学等离子体动力学重点实验室
发布日期 2017

为了研究纳秒脉冲针-板放电过程电子分布等微观过程,建立了二维对称结构计算模型,开展数值模拟研究,得到了电子数密度、电场强度、电子温度和离子数密度等分布规律以及放电通道的形成过程。研究表明放电通道由针尖处开始向阴极形成,在放电过程中,电子数密度随着电压升高而逐渐增大,达到击穿电压时开始急剧增加,在电压峰值后,随着电压的降低,电子数密度开始逐渐下降,但是开始下降的时间点滞后于电压峰值点,并且电子数下降的速度小于电压降低的速度;电场强度和电子温度先在针电极处达到一个极大值,其后随着时间的推移逐渐减小,最大值始终位于轴线处,放电通道发展到阴极时,阴极表面电场强度和电子温度再次增大;对比了 2500Pa、5000Pa、7500Pa 和 10000Pa 气压下放电击穿过程的特点,发现气压的升高会使得阴极鞘层变薄,并且放电通道向中心轴线收缩,通道变窄,阴极板上的辉光也会向中心收缩。典型条件下,针尖处电子数密度达到 2.55e19/m^3,实现了较为均匀稳定的辉光放电。

下载