高温石墨颗粒与开关绝缘腔体的碰撞黏附过程及其影响因素OA

为揭示石墨电极气体火花开关中,高温凝华石墨颗粒与绝缘腔体的碰撞黏附机制,耦合了碰撞动力学方程与瞬态传热方程,建立了基于碰撞黏附行为的“石墨颗粒-绝缘腔壁传热模型”。该模型将绝缘材料熔化深度作为表征黏附强度的关键参数,系统分析了颗粒入射速度、粒径、温度及绝缘材料特性对碰撞传热过程及黏附强度的影响。计算结果表明,尽管增大颗粒入射速度可促进反弹并减少热作用时间,但降低颗粒入射温度是减小熔化深度、削弱黏附强度更为有效的主导途径。基于此,研究提出了2种优化方案:将电极-腔壁间距从25 mm增至60 mm;涂覆0.3 mm氧化铝陶瓷涂层。实验验证表明,2种方案均能显著减少腔体表面污染物并使其更易清除。该研究为提升气体开关绝缘腔体的抗污染能力与工作可靠性提供了理论依据和以热管理为导向的设计思路。