基于电流连续性方程的电晕放电仿真及其应用---Comsol

基于电流连续性方程的电晕放电仿真及其应用基于电流连续性方程的电晕放电仿真及其应用许浩珲1,鲁一苇1,杨勇11华中科技大学Abstract电晕放电是高电压技术的应用方向之一,它广泛应用于生物医学、水污染处理、纳米材料制造、静电除尘、材料表面改性以及新型人工降雨等领域。电晕放电的数值模拟研究开始于四十年前，而在近十几年得到了迅猛发展。其最大的难点在于机理上具有高度的非线性、空间上存在多尺度等问题，这对于数值模拟研究来说是个很大的困难。时至今日，在相对较大的空间尺度仍未出现较为精确的仿真方法与模型。本文利用电流连续性原理，并结合经验公式，提出一种具有自洽性以及工程实用性的简化模型，大大提高了电晕放电计算的效率，节约计算内存以及计算时间，其结果也具有工程指导意义。本文使用COMSOL的静电模块以及PDE偏微分方程模块，联立求解泊松方程、电势与电场强度的关系方程、电流密度方程以及电流连续性方程，并结合Peek经验公式以及Kaptsov假设，使用优化求解器进行迭代来确定边界条件，仿真所得电流-电压伏安特性与实验结果大体一致，充分证明了仿真模型的有效性。应用该模型，可设计最优电极结构，以便在相同电压等级下最大限度的提高放电电流的大小，提高电晕放电的效率。FiguresusedintheabstractFigure1Figure1:仿真结果-带电粒子浓度分布