球隙開關的冷卻氣體流場分析及優(yōu)化設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、球隙火花放電開關作為一種高電壓、大電流的開關裝置廣泛應用在各種高能量脈沖器件中,這就要求開關必須能工作在高電壓、高重復頻率、低抖動、低時延的狀態(tài)。但是,由于開關導通時產生的熱量和殘余帶電粒子,使得球隙開關發(fā)生不受控制的提前放電,嚴重地影響了開關的可靠性。在通常情況下,對流冷卻(吹氣)是一種非常簡單有效的方法。球隙開關內部氣體壓力、氣體種類、氣流量大小、氣體流場分布以及氣體流動狀態(tài),都會對開關性能如延時抖動特別是可靠性造成很大影響。關于內

2、部氣體壓力、流動氣體種類、氣流量大小等對球隙開關性能的影響已有較多研究,而關于球隙開關內部冷卻氣體流場分布情況以及它們與結構的關系至今鮮有報道。 本論文首先從球隙開關的放電基本原理出發(fā),分析了氣體冷卻在開關中的作用,通過實驗檢驗了球隙開關的可靠性,得出了由于缺少優(yōu)化,開關即使在高速氣流的作用下,在高電壓大電流高頻率運行時仍有時會產生不受控制的提前放電的結論。然后利用現(xiàn)在應用廣泛的計算流體動力學軟件FLUENT,對球隙開關氣體流場

3、進行了數(shù)值模擬分析,得到其內部的流場分布。重點介紹了采用Gambit進行球隙火花開關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計算了球隙開關內部流場分布情況。通過模擬可以看出,開關內部主電極附近的流場是比較平行的流動,但是在出口死角部分存在回流和旋渦。這對于了解氣體冷卻在放電開關中的作用,優(yōu)化放電開關的結構設計,提高開關的工作性能具有重要作用。 此外論文還在上述結果分析的基礎上,對開關結構進行了

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