Введение
Глава 1. Математическая модель 12
1.1. Общее описание дугогасительного процесса в высоковольтном выключателе 12
1.2. Модель для оценки величины предельно допустимого восстанавливающегося напряжения 14
1.2.1. Исходная концепция для оценки величины предельно допустимого восстанавливающегося напряжения 14
1.2.2. Модель для расчета напряженности пробоя 17
1.3. Схемы потоков, взаимодействующих с электрическими дугами, и основные упрощения, принятые в работе 18
1.3.1. Дуга в сопле Лаваля
1.3.2. Схема течения в дугогасительном устройстве 20
1.3.3. Схематизация изменения тока во времени 21
1.4. Основные уравнения. Материальные функции 23
1.5. Модель турбулентности для стационарной дуги 26
1.5.1. Краткий обзор моделей турбулентности, используемых для расчетов дуг 26
1.5.2. Исходные положения для формулировки модели 28
1.5.3. Окончательная формулировка модели 31
1.6. Моделирование турбулентности в случае быстро убывающего тока..ЗЗ
1.6.1. Источник роста кинетической энергии турбулентности в единице объема в дуге для случая быстро уменьшающегося тока 33
1.6.2. Модель турбулентности для случая быстро уменьшающегося тока 36
1.7. Учет влияния турбулентных пульсаций температуры на электрическую проводимость газа 37
1.8. Модель излучения 38
Глава 2. Используемые численные методы и тестирование расчетных кодов 43
2.1. Переход к криволинейной системе координат 43
2.2. Численный метод для решения полной газодинамической системы уравнений 45
2.2.1. Факторизованная схема Бима и Уорминга 45
2.2.2. Вычисление конвективных членов 49
2.3. Численный метод интегрирования параболизованной системы уравнений 51
2.3.1. Общие соображения к выбору метода
2.3.2. Метод Поспелова 52
2.3.3. Метод обратной задачи 54
2.4. Расчетные сетки 55
2.5. Тестирование программного кода (Навье-Стокс) 56
2.5.1. Невязкое течение в сопле Лаваля 56
2.5.2. Вязкое течение в круглой трубе 57
2.6. Тестирование программного кода для параболизованной задачи 59
2.6.1. Невязкое течение в сопле Лаваля 59
2.6.2. Вязкое течение в круглой трубе 60
Глава 3. Электрическая дуга в сопле Лаваля 67
3.1. Обзор экспериментальных и расчетных исследований дуги в сопле Лаваля 67
3.2. Постановка задачи для дуги, горящей в сопле Лаваля 72
3.3. Методические расчеты 74
3.3.1. Исследование сеточной сходимости 74
3.3.2. Влияние температуры спутного потока на течение в дуге 76
3.4. Результаты расчетов и сравнение с опытом 76
3.4.1. Влияние учета излучения 76
3.4.2. Определение эмпирических коэффициентов 77
3.4.3. Стационарная дуга в спутном сверхзвуковом потоке 78
3.5. Угасающая дуга в сопле Лаваля 84
3.6. Расчет стационарной дуги в сопле Лаваля, основанный на параболизо-ванной постановке 89
3.6.1. Постановка задачи 89
3.6.2. Методические расчеты: исследование сеточной сходимости...92
3.6.3. Выбор эмпирической константы в модели учета турбулентных пульсаций 93
3.7.1. Сопоставление расчетов в полной и параболической постановках 94
Глава 4. Дуга в радиально натекающем потоке газа 119
4.1. Постановка задачи о расчете восстановления электрической прочности 119
4.1.1. Описание экспериментальной установки 119
4.1.2. Математическая постановка задачи 120
4.2 Методические расчеты 122
4.2.1. Тест на чувствительность к шагу по времени 122
4.2.2. К вопросу о выборе констант в модели турбулентности 123
4.3 Влияние силы тока в дуге на течение в канале 125
4.4 Динамическая картина размыкания дуги (результаты расчетов) 126
4.5 Результаты расчетов процесса восстановления электрической прочности 128
4.6 Расчеты в условиях реальной геометрии дугогасительных устройств 130
Заключение 146
Список литературы 148
