摘要：为研究空气辉光放电暂态空间电荷的产生机理,提出了基于流体–化学反应的空气放电2维混合数值模型,并采用仿真模拟及实验验证方法获取在空气放电过程中空间电荷的产生机理及空间动态分布。在模型中,空气放电粒子输运过程采用流体动力学模型处理;粒子之间的反应过程采用化学反应模型处理,共包括12种粒子和27种化学反应过程。通过仿真及实验数据发现,放电电压–电流特性、电子温度空间分布的仿真数据与实验测量数据相符。基于被验证的仿真模型发现,放电过程中N2的电子碰撞电离反应是电子产生的主要方式。N2＋和O2＋是放电过程中产生数密度最大的正离子,分别为1.1×1015 m-3、3×1014 m-3。N2＋产生速率比O2＋的产生速率快,分别为5.4×1022 m-3s-1、1.8×1022 m-3s-1,表明正离子和电子决定放电过程中等离子体的特性。随着放电时间延长,阴极的传导电流密度逐渐增加,但阳极的传导电流密度逐渐减少。提出的流体–化学混合模型可真实模拟空气辉光放电的暂态过程,对研究空气辉光放电的物理机理具有重要意义。

关键词：空气辉光放电 等离子体 混合模型 数值计算 空间电荷 

单位：国网山东省电力公司淄博供电公司 淄博255000 国网山东省电力公司电力科学研究院 济南250002