基于分形理论的微间隙空气放电

摘要：

微间隙放电是放电间距和电极尺寸均在亚毫米及以下量级的气体放电形式.为研究微米间隙放电起始路径及放电过程中粒子密度的变化机理与规律,本文搭建了大气压下微间隙空气放电实验及放电图像采集装置,采用COMSOL仿真软件对微间隙空气放电过程中的电子密度、空间电荷分布进行模拟,并使用MATLAB软件计算微间隙放电的分形维数与概率发展指数.实验研究在大气压室温下、间隙距离为50—150μm时,针尖施加正极性直流电压的空气放电现象.实验发现,放电通道存在曲折段,放电过程中分叉数比长间隙情况少,原因为放电机制以汤森理论为主,流注理论为辅,存在弱流注形式,放电通道呈曲折和分支状,但分叉数较少,曲折度较低.使用COMSOL模拟得出,在阴极形成鞘层,阴极电场畸变为原来的3—8倍,放电过程中电子密度最高达到2.17×1021 m–3.使用分形理论仿真来模拟微间隙放电,发现分形维数与电压和间隙距离成正比;当概率发展指数η=1.18—1.3时,模拟放电过程的分形维数与实验较接近.本工作为进一步探索亚微米-纳米间隙的放电情况打下了基础.

关键词：微间隙放电;分形;空间电荷;概率发展指数

所属期刊栏目：70

资助基金：国家自然科学基金;哈尔滨理工大学大学生创新训练项目

在线出版日期：2021-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：193-205