- Tytuł:
-
Numerical modeling of body force induced by corona discharge
Modelowanie numeryczne siły masowej generowanej przez wyładowanie koronowe - Autorzy:
- Gałek, R.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/945986.pdf
- Data publikacji:
- 2017
- Wydawca:
- Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza. Oficyna Wydawnicza
- Tematy:
-
ion wind
electrostatic fluid accelerator
EHD flow
finite element method
system of differential equations
wiatr jonowy
elektrostatyczny akcelerator płynu
przepływ elektrohydrodynamiczny
metoda elementów skończonych
układ równań różniczkowych - Opis:
-
The paper presents the theoretical basis and results of numerical modeling of corona discharge phenomenon carried out to determine the value of body force that induces the flow of surrounding fluid. The system of two partial differential equations is solved with the values of electric potential ϕ and space charge density ρq as unknowns. The first equation is of Poisson-type with Laplacian acting on the value of potential and source term dependent on space charge density as well as electric permittivity of the medium. The second equation is current continuity equation, where the current density is composed of charge carrier diffusion term and the term describing their drift in electric field. Particular attention was given to the boundary condition of space charge density due to its indirect nature. Geometry of the problem assumes that positive corona discharge takes place on the sharp edge of the blade-shaped anode while flat grounded plate acts as a cathode. Such configuration enables simplified analysis in 2D Cartesian coordinates assuming that the section plane is sufficiently far from the lateral edges of the blade. The system of equations is solved with MOOSE (Multiphysics Object-Oriented Simulation Environment) Framework released in public domain on GNU LGPL license by Idaho National Laboratory. Presented results include 2D distributions of electric potential, electric field strength, space charge density and body force in air surrounding electrodes.
Artykuł prezentuje podstawy teoretyczne oraz wyniki modelowania numerycznego zjawiska wyładowania koronowego w celu wyznaczenia wartości siły masowej wymuszającej przepływ medium, w którym to wyładowanie zachodzi. Rozwiązywany jest układ dwóch równań różniczkowych cząstkowych, gdzie niewiadomymi są wartości potencjału elektrycznego ϕ oraz gęstości przestrzennej ładunku ρq. Pierwsze z równań ma postać równania Poissona z laplasjanem operującym na wartości potencjału oraz członem źródła zależnym od gęstości przestrzennej ładunku i przenikalności elektrycznej ośrodka. Drugie z równań to równanie ciągłości prądu, gdzie jako składniki gęstości prądu elektrycznego uwzględniono człon odpowiedzialny za dyfuzję nośników ładunku oraz człon opisujący ich dryf w polu elektrycznym. Szczególną uwagę zwrócono na warunek brzegowy przestrzennej gęstości ładunku ze względu na jego pośredni charakter. Geometria problemu zakłada, że wyładowanie koronowe zachodzi na anodzie w kształcie ostrza, podczas gdy katodę stanowi uziemiona płaska płytka. Taka geometria pozwala na uproszczenie analizy do przypadku rozpatrywanego w dwuwymiarowych współrzędnych kartezjańskich przy założeniu, że płaszczyzna przekroju znajduje się odpowiednio daleko od bocznych krawędzi ostrza. Do rozwiązania układu równań wykorzystano środowisko MOOSE (Multiphysics Object-Oriented Simulation Environment) Framework udostępnione w domenie publicznej na licencji GNU LGPL przez Idaho National Laboratory. Przedstawione wyniki obejmują dwuwymiarowe rozkłady wartości potencjału i pola elektrycznego, gęstości przestrzennej ładunku oraz siły masowej w medium otaczającym elektrody. - Źródło:
-
Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika; 2017, z. 89 [295], 2; 29-42
0209-2689
2300-5211 - Pojawia się w:
- Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł