球隙開(kāi)關(guān)的冷卻氣體流場(chǎng)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、球隙火花放電開(kāi)關(guān)作為一種高電壓、大電流的開(kāi)關(guān)裝置廣泛應(yīng)用在各種高能量脈沖器件中，這就要求開(kāi)關(guān)必須能工作在高電壓、高重復(fù)頻率、低抖動(dòng)、低時(shí)延的狀態(tài)。但是，由于開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的熱量和殘余帶電粒子，使得球隙開(kāi)關(guān)發(fā)生不受控制的提前放電，嚴(yán)重地影響了開(kāi)關(guān)的可靠性。在通常情況下，對(duì)流冷卻（吹氣）是一種非常簡(jiǎn)單有效的方法。球隙開(kāi)關(guān)內(nèi)部氣體壓力、氣體種類、氣流量大小、氣體流場(chǎng)分布以及氣體流動(dòng)狀態(tài)，都會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)性能如延時(shí)抖動(dòng)特別是可靠性造成很大影響。關(guān)于內(nèi)

2、部氣體壓力、流動(dòng)氣體種類、氣流量大小等對(duì)球隙開(kāi)關(guān)性能的影響已有較多研究，而關(guān)于球隙開(kāi)關(guān)內(nèi)部冷卻氣體流場(chǎng)分布情況以及它們與結(jié)構(gòu)的關(guān)系至今鮮有報(bào)道。 本論文首先從球隙開(kāi)關(guān)的放電基本原理出發(fā)，分析了氣體冷卻在開(kāi)關(guān)中的作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了球隙開(kāi)關(guān)的可靠性，得出了由于缺少優(yōu)化，開(kāi)關(guān)即使在高速氣流的作用下，在高電壓大電流高頻率運(yùn)行時(shí)仍有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不受控制的提前放電的結(jié)論。然后利用現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT，對(duì)球隙開(kāi)關(guān)氣體流場(chǎng)

3、進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，得到其內(nèi)部的流場(chǎng)分布。重點(diǎn)介紹了采用Gambit進(jìn)行球隙火花開(kāi)關(guān)的幾何建模和劃分網(wǎng)格，采用 雙方程湍流模型，在定常、三維條件下用FLUENT計(jì)算了球隙開(kāi)關(guān)內(nèi)部流場(chǎng)分布情況。通過(guò)模擬可以看出，開(kāi)關(guān)內(nèi)部主電極附近的流場(chǎng)是比較平行的流動(dòng)，但是在出口死角部分存在回流和旋渦。這對(duì)于了解氣體冷卻在放電開(kāi)關(guān)中的作用，優(yōu)化放電開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高開(kāi)關(guān)的工作性能具有重要作用。 此外論文還在上述結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，對(duì)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了