Специализация: 010600 Прикладные математика и физика

Руководитель программы: проф. Ю.К. Стишков

Кафедра радиофизики

Научный руководитель: проф. Ю.К. Стишков

Рецензент: проф. В.А. Павлов
Компьютерное моделирование и экспериментальное исследование влияния диэлектрических барьеров на стримерные процессы в воздухе

Волгин Денис Николаевич
Работа посвящена экспериментальному и численному исследованию предпробойных явлений и пробоя в воздухе при наличии диэлектрических барьеров или барьерной изоляции. Барьерная изоляция применяется для повышения электропрочности высоковольтного оборудования и представляет собой комбинацию воздушной изоляции и размещенных в межэлектродном промежутке барьеров из твердого диэлектрического материала.

Проведено компьютерное моделирование стримеров в однородном поле в аргоне в дрейфово-диффузионном приближении. Описаны особенности лавино-стримерного перехода и структура стримера в однородном поле. По результатам моделирования удалось установить критерий определяющий начало роста катодо-направленного стримера. Кроме того, в работе показано, что данный критерий не зависит от интенсивности фотоионизации газа свечением головки.

Проведено экспериментальное систематическое исследование влияния плоского поперечного барьера на стримерную корону в униполярной и симметричной системах электродов. Выявлены и описаны особенности взаимодействия стримерной короны с барьером. Установлено, что стримеры при контакте с барьером растекаются по его поверхности, образуя симметричное пятно поверхностного заряда. Установлено, что пробой униполярной системы электродов при положительном напряжении происходит при условии, что стримеры обогнут барьер и замкнутся на противоэлектрод. Установлена зависимость дальности распространения стримеров вдоль барьера в зависимости от напряжения. Кроме того, показано, что эта зависимость слабо зависит от формы электрода и расположения барьера в межэлектродном промежутке. Выявлена мелкомасштабная структура стримеров у поверхности барьера. В экспериментальном исследовании симметричной системы электродов цилиндр-цилиндр с барьером, впервые была зарегистрирована встречная форма импульсной стримерной короны обеих полярностей. Установлен новый тип формирования пробоя двумя встречными лидерами противоположной полярности.

Проведено компьютерное моделирование влияния диэлектрического барьера на одиночный стример в аргоне и воздухе. Моделирование проведено с учетом фотоионизации и накопления на поверхности диэлектрика поверхностного электрического заряда. Результаты моделирования одиночного стримера с тонким барьером позволили описать механизм проникновения отрицательного стримера. Проведено моделирование влияния барьера на катодо-направленный стример. Результаты демонстрируют процесс поворота канала стримера у изолятора и формирования волны ионизации вдоль поверхности барьера.