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静电除尘器负电晕放电过程的数值模拟

郭晓波  
【摘要】:我国是一个煤炭大国,每年燃烧大量的煤炭,造成了环境的急剧恶化,现在静电除尘器已经被广泛的应用,对减少环境污染,起到了非常大的作用,由于气体放电过程是一个很强的非线性过程,因此很难得到描述放电过程的方程的解析解,更多的是依赖于计算机的数值模拟,这是本文的主要工作。 本文分析了静电除尘器的工作原理和发展现状,描述了气体放电的物理过程,并由MAXWELL 方程推导出负脉冲电晕放电的非线性波动方程。 考虑到除尘器有不同的结构,因此有必要实现网格的自动划分,以减少改变阴极、模拟区几何结构的情况下修改代码带来的困难,这种困难在需要几种几何结构模拟的结果比较时,几乎是难以克服的。 为解决以上问题本文引入了R-Function 系统,介绍了R-Function 的基本特性,并且结合R-Function 和FDTD,给出可变边界几何结构算法,阐述了核心算法的细节。 最后,模拟得到了各个时刻的模拟区内的电位分布,以及两条边界上的场强的时空变化图,给出了20 μs 时刻模拟区内的离子分布,给出了V-I 特性曲线,和实验数据吻合。因此这个代码的模拟结果对于实验有相当大的参考价值。


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