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基于不连续有限元的短间隙气体放电仿真算法及其应用
引言
短间隙气体放电在电力系统中具有重要的应用，其具有快速清除故障的能力和灵敏的响应速度。然而，由于其放电环境的特殊性质，短间隙气体放电的仿真分析较为困难。传统的有限元方法在短间隙气体放电的仿真中的应用存在诸多限制和不足。因此，本文基于不连续有限元方法，提出一种新的短间隙气体放电仿真算法，并将其应用于短间隙气体放电的仿真分析中，以期为研究短间隙气体放电提供新的方法和思路。
短间隙气体放电的特点及现状
短间隙气体放电是指气体中的放电距离较短（一般小于1cm）的放电过程，其放电环境特殊，易受外界环境和放电参数的影响。短间隙气体放电在电力系统中具有重要的应用，例如绝缘子串束、折弯绝缘子、介质功率电子装置、雷击和电弧焊等。传统的有限元方法在短间隙气体放电的仿真中难以准确地反映模型的真实特性，同时仿真过程复杂、计算量大。
基于不连续有限元方法的短间隙气体放电仿真算法
不连续有限元方法是近年来发展起来的新型有限元方法之一，在模拟物理场的过程中可以处理剧烈变化的场量、法向跳跃、障碍物等问题，从而提高了求解能力和精度。在这种方法中，短间隙气体放电被看作是由两个相邻单元之间的电荷和电流跳跃产生的不连续问题，因此可以采用这种方法进行数值模拟。该方法的关键是根据两个相邻单元之间的物理场跳跃来求解方程，具有以下优点：
（1）能够考虑不同物理场之间的耦合作用和协同作用，提高求解精度；
（2）具有很高的求解效率和稳定性，可以处理不规则、复杂的计算域以及大规模的计算问题；
（3）采用该方法，在计算间断、悬浮等不连续现象时，无需使用任何插值方法，从而避免了数值误差的引入。
应用实例
本文针对短间隙气体放电进行仿真，选取了一种常见的气体放电模型。首先，建立了一个三维模型，包括电极、间隙、气体等要素，并对模型进行了离散化处理。采用基于不连续有限元方法的短间隙气体放电仿真算法，对气体放电模型进行了仿真。仿真结果表明，该算法可以模拟气体放电过程中的电场、电流等重要物理场量，提高了仿真精度。
结论
本文针对短间隙气体放电的仿真问题，提出了一种新的仿真算法，即基于不连续有限元方法的短间隙气体放电仿真算法，并将其应用于短间隙气体放电的模拟中。仿真结果表明，该算法可以模拟气体放电过程中的电场、电流等重要物理场量，提高了仿真精度。该方法为研究短间隙气体放电提供了新的思路和方法，可以为相关研究提供参考。