《脉冲流注放电机理与应用基础研究》

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该项目属于电气科学与工程领域下的高电压与绝缘技术学科。

常压脉冲流注是一种自然界雷电与实验室常见的气体放电模式,放电宏观发展与微观物理过程的揭示受到《科学》的长期关注。通过人工气体放电来研究自然界雷电一直是世界主要技术强国关注的热点,尤其是雷电中伴随的高能电子辐射是传统放电理论无法解释的现象。该项目在国家自然科学基金优青等资助下,提出了高能电子引导脉冲放电击穿的理论,解决了长间隙放电和雷击防护中的关键科学问题,取得了一系列原创性成果。主要科学发现如下:

一、高能电子引导脉冲流注放电击穿理论。发现了短间隙脉冲放电中多流注击穿现象,揭示了脉冲放电中高能电子引发放电电压极性效应反转规律,提出了高能电子逃逸碰撞电离引发流注超快发展的机理,突破了传统汤生-流注放电理论的局限。

二、不同间隙脉冲流注放电规律。掌握了短间隙多脉冲流注放电模式调控机制,发现了高能电子对大电流长间隙流注通道的加热效应,揭示了人工触发闪电流注通道底部光辐射特征及光辐射-电流脉冲信号时滞特性。

三、长间隙放电/雷电防护中的脉冲流注放电调控方法。修正了大地击距系数、避雷线系数和击距公式,突破了特高压输电线路中传统击距公式应用局限,提出了高精度测量闪电通道电流的光学方法,解决了传统方法无法直接测量雷电通道发展电流的缺陷。

以上原创工作使得中国在脉冲流注放电机理研究方面处于世界前沿,并引领该领域发展。相关成果用于特高压输电线路雷电防护设计和中国工程物理研究院的脉冲功率装置。第一完成人获国家自然科学基金优青、青年长江学者、英国皇家学会牛顿高级学者、IEEE-IPMHVC WilliamDunbar奖。编著一部大气压气体放电著作,发表论文77篇(SCI/EI各53/19篇),8篇代表论文总他引/ SCI他引250/124次;授权发明专利19个;在IEEE等国际会议做大会/邀请报告17次;主持四次IEEE TPS和IEEE TDEI专刊。多脉冲流注放电模式被Plasma Sources Sci.Technol.2014年第3期选作封面,3项国家自然科学基金电工学科优秀结题基金。

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