Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge

Abstract

The research is carried out by numerical modeling of the process of spark discharge development at variable values of the discharge gap length and at invariable other discharge conditions. The length of the gap was set in the range from 1 mm to 20 mm. The study was conducted using a numerical model of spark development, which takes into account the processes of nonstationary gas-dynamic expansion of the spark channel, the transient process in the electric circuit, nonequilibrium chemical processes, gas ionization, heat transfer and electrons thermal conductivity. The simulation was performed in atmospheric pressure nitrogen. The calculation was performed for various parameters of the RLC circuit, such as capacitance, inductance, resistance and voltage across the capacitor.

Дослідження здійснено шляхом чисельного моделювання процесу розвитку іскрового розряду за відмінних значень довжини розрядного проміжку та за незмінних інших умов розряду. Довжина проміжку задавалась в межах від 1 мм до 20 мм. Дослідження проведено з використанням чисельної моделі розвитку іскри, що враховує процеси нестаціонарного газодинамічного розширення іскрового каналу, перехідний процес в електричному колі, нерівноважні хімічні процеси, іонізацію газу, теплообмін випромінюванням та електронною теплопровідністю. Моделювання здійснювалось у азоті атмосферного тиску. Розрахунок проводився для різних параметрів RLC кола, таких як ємність, індуктивність, опір і напруга на ємності.