真空电弧多物理场仿真与微观流场动态观测

赵一鉴, 李金金, 库照宇, 张传龙, 董华军

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大连交通大学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (06) : 111-116. DOI: 10.13291/j.cnki.djdxac.2024.06.018

真空电弧多物理场仿真与微观流场动态观测

  • 赵一鉴, 李金金, 库照宇, 张传龙, 董华军
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摘要

通过建立考虑铜蒸气物性的真空电弧自生多物理场耦合模型,将仿真模拟与试验研究相结合,对真空断路器中电弧特性的行为规律进行定性和定量研究。利用COMSOL Multiphysics仿真分析电弧燃烧过程中温度、压力、速度、电流密度、磁场强度等关键参量及多物理场耦合作用机理。研究结果表明:等离子体温度、压力、电流密度等参数呈倒锥状分布,阴极表面温度始终高于阳极表面温度,阳极表面电流密度分布直径明显大于阴极表面电流密度分布直径;等离子体轴向速度呈纺锤形分布,径向速度呈正梯形分布,存在较大轴向和径向速度梯度;磁场强度呈环状分布。结合微观流场动态观测试验,仿真结果与电弧照片具有良好的一致性,与传统磁流体仿真模型相比,试验模型电弧形态自生,轮廓细节特征呈现丰富。

关键词

真空电弧 / 多物理场 / 动态流场 / 观测 / 耦合

中图分类号

TM501.2

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赵一鉴, 李金金, 库照宇, 张传龙, 董华军. 真空电弧多物理场仿真与微观流场动态观测. 大连交通大学学报. 2024, 45(06): 111-116 https://doi.org/10.13291/j.cnki.djdxac.2024.06.018

基金

国家自然科学基金项目(51477023); 辽宁省教育厅基本科研项目(LJKMZ20220835)

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