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

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

The aim of the work is to study the influence of the length of the spark gap on energy input into the discharge channel during its gas-dynamic expansion. Methodology. The research is carried out by numerical modeling of the process of spark discharge development at variable values of the discharge g...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2021
Автори: Korytchenko, K.V., Shypul, O.V., Samoilenko, D., Varshamova, I.S., Lisniak, А.A., Harbuz, S.V., Ostapov, K.M.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2021
Теми:
spark discharge
energy deposition
gap length influence
Онлайн доступ:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/225160
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Репозитарії

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-225160
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2021-02-23T09:10:20Z
collection OJS
language English
topic spark discharge
energy deposition
gap length influence
spellingShingle spark discharge
energy deposition
gap length influence
Korytchenko, K.V.
Shypul, O.V.
Samoilenko, D.
Varshamova, I.S.
Lisniak, А.A.
Harbuz, S.V.
Ostapov, K.M.
Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
topic_facet spark discharge
energy deposition
gap length influence
іскровий розряд
введення енергії
вплив довжини проміжку
format Article
author Korytchenko, K.V.
Shypul, O.V.
Samoilenko, D.
Varshamova, I.S.
Lisniak, А.A.
Harbuz, S.V.
Ostapov, K.M.
author_facet Korytchenko, K.V.
Shypul, O.V.
Samoilenko, D.
Varshamova, I.S.
Lisniak, А.A.
Harbuz, S.V.
Ostapov, K.M.
author_sort Korytchenko, K.V.
title Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
title_short Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
title_full Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
title_fullStr Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
title_full_unstemmed Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
title_sort numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
title_alt Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge
description The aim of the work is to study the influence of the length of the spark gap on energy input into the discharge channel during its gas-dynamic expansion. Methodology. 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. Results. The study evaluates the influence of the spark length on the discharge current, the resistance of the spark channel, the energy deposited in the spark channel, and the distribution of thermodynamic parameters of the gas during the development of the spark discharge. It is confirmed that increasing the length of the gap increases the resistance of the spark. The deviation from the linear relationship between the deposited energy or the radiated energy and the length of the spark gap is estimated. Scientific novelty. A linear relationship between the gap length and the deposited energy is revealed when the total energy is above tens of Joules. Deviations from the linear dependence were detected in the discharge circuit when the total energy is below one of Joules. Practical value. The research results allow predicting the effect of the spark gap length on the energy input into the discharge channel under conditions of a slight change in the discharge current. In the conditions of essential change of amplitude of discharge current it is expedient to apply numerical researches for specification of changes in the energy deposited into a spark discharge.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2021
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/225160
work_keys_str_mv AT korytchenkokv numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
AT shypulov numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
AT samoilenkod numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
AT varshamovais numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
AT lisniakaa numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
AT harbuzsv numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
AT ostapovkm numericalsimulationofgaplengthinfluenceonenergydepositioninsparkdischarge
first_indexed 2025-07-17T11:48:22Z
last_indexed 2025-07-17T11:48:22Z
_version_ 1850411946748149760
spelling eiekhpieduua-article-2251602021-02-23T09:10:20Z Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge Numerical simulation of gap length influence on energy deposition in spark discharge Korytchenko, K.V. Shypul, O.V. Samoilenko, D. Varshamova, I.S. Lisniak, А.A. Harbuz, S.V. Ostapov, K.M. spark discharge energy deposition gap length influence іскровий розряд введення енергії вплив довжини проміжку The aim of the work is to study the influence of the length of the spark gap on energy input into the discharge channel during its gas-dynamic expansion. Methodology. 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. Results. The study evaluates the influence of the spark length on the discharge current, the resistance of the spark channel, the energy deposited in the spark channel, and the distribution of thermodynamic parameters of the gas during the development of the spark discharge. It is confirmed that increasing the length of the gap increases the resistance of the spark. The deviation from the linear relationship between the deposited energy or the radiated energy and the length of the spark gap is estimated. Scientific novelty. A linear relationship between the gap length and the deposited energy is revealed when the total energy is above tens of Joules. Deviations from the linear dependence were detected in the discharge circuit when the total energy is below one of Joules. Practical value. The research results allow predicting the effect of the spark gap length on the energy input into the discharge channel under conditions of a slight change in the discharge current. In the conditions of essential change of amplitude of discharge current it is expedient to apply numerical researches for specification of changes in the energy deposited into a spark discharge. Метою роботи є дослідження впливу довжини іскрового проміжку на введення енергії в розрядний канал під час його газодинамічного розширення. Методика. 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 процесі, 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. Результати. В результаті дослідження оцінено вплив довжини іскрового на розрядний струм, опір іскрового каналу, енергію, що виділяється в іскровому каналі, та розподіл термодинамічних параметрів газу під час розвитку іскрового розряду. Підтверджено, що збільшення довжини проміжку збільшує опір іскри. Оцінено відхилення від лінійного співвідношення між енергією, що виділяється, або енергією, що випромінюється, та довжиною іскрового проміжку. Наукова новизна. У розрядному колі із накопиченою енергією понад десятки джоулів виявлено лінійну залежність між довжиною проміжку та енергією, що виділяється у ньому. У розрядному колі із накопиченою енергією до одного джоуля виявлено відхилення від лінійної залежності. Практичне значення. Результати досліджень дозволяють прогнозувати вплив довжини іскрового проміжку на введення енергії в розрядний канал в умовах незначної зміни розрядного струму. В умовах суттєвої зміни амплітуди розрядного струму доцільно застосовувати чисельні дослідження для уточнення змін в енергії, що вводиться в іскровий розряд. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2021-02-23 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/225160 10.20998/2074-272X.2021.1.06 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2021); 35-43 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2021); 35-43 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2021); 35-43 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/225160/225156 Copyright (c) 2021 K.V. Korytchenko, O.V. Shypul, D. Samoilenko, I.S. Varshamova, А.A. Lisniak, S.V. Harbuz, K.M. Ostapov http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Схожі ресурси