● 摘要
高压断路器既是电力系统的重要电气装置之一，又是高压电器中典型的器件之一，其产品的研究涉及到了电、热、磁等多学科内容，对其进行研究对开关行业的理论水平提升有重要意义。高压SF6断路器的开断过程模拟和电弧仿真是高压开关理论研究和产品开发设计的重要环节和必要手段，一直以来都是国内外断路器研究中的重点和热点。本课题以计算流体力学软件PHOENICS为仿真平台，对自能式SF6断路器燃弧过程中电弧三维模型进行构建和仿真。
描述喷口三维电弧数学模型的研究。为了完整描述电弧，本文采用的是流体力学三大守恒方程组的气流场描述、便于二次开发的电磁场方程描述和湍流能量描述结合的数学模型。同时，在PHONECIS中进行二次开发，在模型中考虑湍流能量、电弧辐射能量和SF6随压强和温度变化的物性参数。
电弧燃烧的模拟过程的研究。本文模拟了自能式SF6断路器200kA电流燃弧的过程，着重分析了其中温度和压强的变化，给出了定量的仿真结果。
外加磁场对电弧特性影响的研究。在完整的电弧模型的基础上，在自能式SF6断路器中施加纵向外磁场，比较不同强度的外磁场下，喷口电弧的特性。比较说明了外加纵向磁场可以使电弧旋转，加快电弧的能量耗散，增加灭弧室内的压力，对灭弧有积极作用。
研究的结果表明：建立的喷口电弧数学模型具有较好的实用价值和研究意义；燃弧过程的数值计算与仿真结果数据具有较高的合理性，不仅定性的对燃弧过程进行了模拟，并且在对某些参数的定量分析上也体现出了一定的有效性；对外加纵向磁场的研究有较强的理论参考价值。