بخشی از مقاله
بررسی اندازه طول دی الکتریک در تغییرات منحنی ولتاژ - جریان در تخلیه با مانع دی الکتریک
چکیده
در این مقاله اثر تغییرات طول دی الکتریک در تخلیه با مانع دی الکتریک در فشار یک اتمسفر گاز آرگون با ولتاژ سینوسی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار شرایط مرزی و اولیه مناسب در نظر گرفته شده است. بدین صورت مشخصات الکتریکی تخلیه با مانع دی الکتریک، مانند چگالی جریان، چگالی الکترون و یون ارائه شده است.
-1 مقدمه
اگر مانع دی الکتریک در داخل فضای تخلیه قرار بگیرد جریان الکتریکی را متوقف خواهد کرد و از تشکیل جرقه جلوگیری خواهد کرد. گاهی اوقات تخلیه با مانع دی الکتریک را به علت غیاب جرقه ها تخلیه خاموش نیز می نامند. این نوع تخلیه کاربردهای صنعتی زیادی دارد زیرا که در شرایط های غیر تعادلی قوی در فشار اتمسفر و در ترازهای انرژی بالا بدون استفاده از منابع انرژی پالسی پیشرفته عمل می کنند.
-2 پیکربندی الکترودها
پیکربندی صفحات موازی الکترود- دی الکتریک در شبیه سازی در شکل (1) نمایش داده شده است.
ضخامت های مانع های دی الکتریک d B 2 و d B 1 است و فضای تخلیه dG 0.4mm و شعاع
الکترودها d r 5cm است. ماده دی الکتریک اکسیدآلومینیوم با گذردهی نسبیB 1 B 2 10 است و
گذردهی فضای تخلیه که با آرگون پر شده است برابر 0 است. یک ولتاژ سینوسی متناوب با فرکانس 50kHz به عنوان منبع ولتاژ ( T (tاعمال شده است و فشار گاز بکار رفته برابر 1atm 105 pa است .
شکل (1) پیکربندی الکترود و میدان خارجی در شبیه سازی
-3 معادلات مدل
معادله های سیالی تعادلی که ما در این کار استفاده می کنیم از معادله های جابه جایی بولتزمن و معادله پواسن استخراج شده است. معادله های تعادل برای تعدادی از ذرات استفاده شده است. ذراتی که در این مدل استفاده شده شامل الکترون ها، یون ها، ذرات خنثی و اتم های برانگیخته هستند [2]
. واکنش های مورد نیاز از مراجع مختلف گردآوری شده اند
-4 نتایج شبیه سازی
در این مدل گام زمانی dt 10 8 s و فضای تخلیه به 500 قسمت مساوی تقسیم شده است و ولتاژ V T 750(v ) و ضریب گسیل ثانوی 0.01 انتخاب شده است. دمای گاز و یونها 400 کلوین در نظر گرفته شده است. ما طول دی الکتریک ها را در دو حالت انتخاب کردیم که در حالت اول
d B 2 0.01mm _d B 1 0.1mm و در حالت دوم d B 2 0.3mm _ d B 1 0.1mm است. در حالت اول همان طور که در شکل (2) مشاهده می کنیم بیشینه مقدار چگالی جریان حدود ( 200( A / m 2 است و در حالت دوم بیشینه مقدار چگالی جریان حدود ( 60( A / m 2 است. در نمودارهای مربوط به چگالی الکترون ها در حالت اول در حدود ( 1017 (m 3 و در حالت دوم در حدود 1016 (m 3 )است و همچنین در نمودارهای چگالی یونها در حالت اول در حدود( 8*1017 (m 3 و در حالت دوم در حدود 3*1017 (m 3 ) است. شرایط اولیه [2] و شرایط مرزی [3] که در هر دو حالت استفاده شده است یکسان می باشد برای اینکه بتوانیم یک مقایسه بین دو حالت در مشخصات الکتریکی تخلیه با مانع دی الکتریک انجام دهیم. با توجه به اطلاعات بدست آمده از نمودارها می توان به این نتیجه رسید که با کاهش طول دی الکتریک که به زمین متصل است می توان به چگالی انرژی بیشتر و چگالی الکترون و یون بیشتر دست یافت.
