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摘要

为研究亚毫米间隙下流注放电特性, 本文搭建了大气压下100—500 μm间隙下的正负极性流注放电实验系统以及图像采集系统, 采集100—500 μm间隙下正负极性流注放电的起始击穿电压与击穿图像并使用Matlab计算实验放电图像的分形维数. 实验分析发现100—500 μm间隙下的空气击穿放电依旧符合流注理论, 且正、负极性流注的击穿电压与放电图像分形维数的极性效应明显, 流注理论中空间电荷与光电离对放电通道曲折程度与覆盖范围的影响随着间隙增大而增大, 且在300 μm时发生跃变. 使用Matlab基于分形理论的WZ (Wiesmann-Zeller)模型建立500 μm间隙下正、负极性流注放电分形仿真, 发现发展概率指数 η与分形维数成反比, 且同放电条件下放电发展概率指数 η在正极性流注中相对于负极性流注要更小.

关键词:

Abstract

In order to study the characteristics of streamer discharge in sub-millimeter gap, an experimental system and an image acquisition system of positive and negative polarity streamer discharge in the gap of 100–500 μm at atmospheric pressure are built, and the initial breakdown voltages and breakdown images of positive and negative polarity streamer discharge in a gap range of 100–500 μm are collected, and the fractal dimension of the experimental discharge images is calculated by Matlab. The experimental analysis shows that the air breakdown discharge in the gap range of 100–500 μm still conforms to the stream theory, and the polarity effect between the breakdown voltage of positive and negative streamers and the fractal dimension of the discharge image is obvious. The influence of space charge and photoionization on the meandering degree and coverage of the discharge channel in stream theory increase with the increase of the gap, and jump at 300 μm. The fractal simulation of positive and negative streamer discharge with a gap of 500 μm is established by using WZ (Wiesmann-Zeller) model based on fractal theory in Matlab. It is found that the development probability index ηis inversely proportional to the fractal dimension, and that the ηis smaller in positive streamer than in negative streamer under the same discharge condition.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:孙志,sunzhimems@163.com

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 51607048)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Sun Zhi,sunzhimems@163.com

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51607048).

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仿真次数	η= 0.30	η= 0.21	η= 0.20	η= 0.19	η= 0.18	η= 0.17	η= 0.1
1	1.5849	1.5613	1.5994	1.6176	1.5873	1.6211	1.6914
2	1.5884	1.6155	1.646	1.63	1.6268	1.6728	1.6663
3	1.5621	1.5735	1.6011	1.6053	1.6206	1.6123	1.6741
4	1.5682	1.6116	1.6181	1.6075	1.6163	1.5858	1.6555
5	1.5789	1.5929	1.5841	1.5903	1.5925	1.6484	1.6622
6	1.5263	1.6176	1.5756	1.6116	1.6288	1.6591	1.6314
7	1.6026	1.6219	1.6245	1.6009	1.6594	1.6038	1.6611
8	1.5504	1.6228	1.6321	1.6632	1.6523	1.6382	1.6605
9	1.5839	1.6297	1.604	1.5704	1.6654	1.6235	1.6744
10	1.5549	1.596	1.5976	1.6264	1.5959	1.6446	1.6181
均值	1.5701	1.6043	1.6083	1.6123	1.6245	1.631	1.6595
95%置信区间	[1.4916, 1.6486]	[1.5241, 1.6845]	[1.5278, 1.6887]	[1.5317, 1.6929]	[1.5433, 1.7058]	[1.5494, 1.7125]	[1.5765, 1.7425]

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仿真次数	η= 0.5	η= 0.45	η= 0.44	η= 0.43	η= 0.42	η= 0.41	η= 0.4
1	1.5312	1.4781	1.5484	1.5183	1.5366	1.5127	1.5607
2	1.4896	1.5559	1.5114	1.4996	1.5098	1.5177	1.5479
3	1.4376	1.5340	1.5087	1.5635	1.4537	1.5584	1.5257
4	1.4896	1.5277	1.5196	1.5344	1.5282	1.4970	1.4987
5	1.4839	1.5680	1.4784	1.461	1.5824	1.5003	1.5432
6	1.4708	1.511	1.5049	1.506	1.5222	1.5226	1.4779
7	1.5265	1.4753	1.5449	1.4963	1.4911	1.5190	1.5441
8	1.5140	1.4610	1.5194	1.5434	1.5344	1.5356	1.5306
9	1.5179	1.5242	1.5127	1.5615	1.5222	1.5711	1.5238
10	1.4975	1.5224	1.5222	1.5112	1.5434	1.5168	1.5284
均值	1.4959	1.5158	1.5171	1.5195	1.5224	1.5251	1.5281
95%置信区间	[1.4211, 1.5707]	[1.4400, 1.5915]	[1.4412, 1.5929]	[1.4435, 1.5955]	[1.4463, 1.5985]	[1.4489, 1.6014]	[1.4517, 1.6045]

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