大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析

针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题，以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象，搭建等离子体弧柱区二维物理模型，在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项，同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率，模拟触头分闸过程，综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化，以获取开断时电弧微观流场瞬态特性，探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知：离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小；离子速度无明显变化；等离子体不断向外扩散，由于电流减小，金属蒸汽源也逐渐减少，极间等离子体密度降低，阳极尚未达到活跃程度，最终电弧熄灭。