Published February 1, 2024 | Version v1
Publication Open

Numerical analysis of discharge gap related fluctuations in a cylindrical positive discharge corona

Creators

  • 1. University of Faisalabad
  • 2. University of Agriculture Faisalabad
  • 3. King Saud University
  • 4. University of Science and Technology Beijing

Description

An efficient technique was used to model corona discharges without incorporating flux corrections. A position-state separation (POSS) technique was employed to solve the convection-dominated continuity equations prevalent in designing efficient corona discharges. The suggested approach utilizes an Eulerian scheme to solve the convective acceleration, diffusion, and response subproblems. The exceptional performance of POSS in terms of computing cost, resilience, and resolution is demonstrated by a series of numerical tests in various dimensions and coordinate systems. MATLAB was used to run four tests, namely, the square test, Davies test, general advection-diffusion test, and corona test. The average error in POSS was calculated as 0.06, which is much lower than the error in FEM-FCT (0.2677) and FVM-MUSCL (0.2650) algorithms. A 1 mm thick peak of space charge was formed around the anode after 1.2 ns. For an outer radius of 2 cm, ripples in ionizing waves were seen at t = 5000 ns. All the ionizing peaks were produced at around 0.5 cm away from the anode.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم استخدام تقنية فعالة لنمذجة تصريفات الهالة دون دمج تصحيحات التدفق. تم استخدام تقنية فصل حالة الموضع (POS) لحل معادلات الاستمرارية التي يهيمن عليها الحمل الحراري السائدة في تصميم تصريفات الإكليل الفعالة. يستخدم النهج المقترح مخططًا يوليريًا لحل المشاكل الفرعية لتسارع الحمل الحراري ونشره والاستجابة له. يتجلى الأداء الاستثنائي لـ POSS من حيث تكلفة الحوسبة والمرونة والدقة من خلال سلسلة من الاختبارات العددية في مختلف الأبعاد وأنظمة الإحداثيات. تم استخدام MATLAB لإجراء أربعة اختبارات، وهي الاختبار المربع، واختبار ديفيز، واختبار القبول والانتشار العام، واختبار كورونا. تم حساب متوسط الخطأ في POSS على أنه 0.06، وهو أقل بكثير من الخطأ في خوارزميات FEM - FCT (0.2677) و FVM - MUSCL (0.2650). تم تشكيل ذروة شحنة فضائية بسماكة 1 مم حول الأنود بعد 1.2 نانو ثانية. بالنسبة لنصف قطر خارجي يبلغ 2 سم، شوهدت تموجات في موجات مؤينة عند t = 5000 ns. تم إنتاج جميع القمم المؤينة على بعد حوالي 0.5 سم من القطب الموجب.

Translated Description (French)

Une technique efficace a été utilisée pour modéliser les décharges corona sans incorporer de corrections de flux. Une technique de séparation position-état (POSS) a été utilisée pour résoudre les équations de continuité dominées par convection prévalant dans la conception de décharges corona efficaces. L'approche suggérée utilise un schéma eulérien pour résoudre les sous-problèmes d'accélération convective, de diffusion et de réponse. La performance exceptionnelle de POSS en termes de coût de calcul, de résilience et de résolution est démontrée par une série de tests numériques dans diverses dimensions et systèmes de coordonnées. Matlab a été utilisé pour exécuter quatre tests, à savoir le test carré, le test de Davies, le test général d'advection-diffusion et le test corona. L'erreur moyenne dans POSS a été calculée à 0,06, ce qui est beaucoup plus faible que l'erreur dans les algorithmes FEM-FCT (0,2677) et FVM-MUSCL (0,2650). Un pic de 1 mm d'épaisseur de charge d'espace a été formé autour de l'anode après 1,2 ns. Pour un rayon externe de 2 cm, des ondulations dans les ondes ionisantes ont été observées à t = 5000 ns. Tous les pics ionisants ont été produits à environ 0,5 cm de l'anode.

Translated Description (Spanish)

Se utilizó una técnica eficiente para modelar las descargas en corona sin incorporar correcciones de flujo. Se empleó una técnica de separación POSICIÓN-ESTADO (POSS) para resolver las ecuaciones de continuidad dominadas por convección prevalentes en el diseño de descargas de corona eficientes. El enfoque sugerido utiliza un esquema euleriano para resolver los subproblemas de aceleración convectiva, difusión y respuesta. El rendimiento excepcional de POSS en términos de coste de cálculo, resiliencia y resolución se demuestra mediante una serie de pruebas numéricas en varias dimensiones y sistemas de coordenadas. Se utilizó MATLAB para realizar cuatro pruebas, a saber, la prueba cuadrada, la prueba de Davies, la prueba general de advección-difusión y la prueba de corona. El error promedio en POSS se calculó como 0.06, que es mucho menor que el error en los algoritmos FEM-FCT (0.2677) y FVM-MUSCL (0.2650). Se formó un pico de carga espacial de 1 mm de espesor alrededor del ánodo después de 1,2 ns. Para un radio exterior de 2 cm, se observaron ondulaciones en ondas ionizantes a t = 5000 ns. Todos los picos ionizantes se produjeron a alrededor de 0,5 cm de distancia del ánodo.

Files

025135_1_5.0193785.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل العددي للتقلبات المتعلقة بفجوة التفريغ في هالة تفريغ إيجابية أسطوانية
Translated title (French)
Analyse numérique des fluctuations liées à l'écart de décharge dans une couronne de décharge positive cylindrique
Translated title (Spanish)
Análisis numérico de las fluctuaciones relacionadas con la brecha de descarga en una corona de descarga positiva cilíndrica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391956589
DOI
10.1063/5.0193785

Is supplement to
https://openalex.org/W2804120046 (Other)
https://openalex.org/W2790095056 (Other)
https://openalex.org/W247442659 (Other)
https://openalex.org/W2369318368 (Other)
https://openalex.org/W2367314719 (Other)
https://openalex.org/W2358955789 (Other)
https://openalex.org/W2163389234 (Other)
https://openalex.org/W2150432584 (Other)
https://openalex.org/W2107461716 (Other)
https://openalex.org/W2068047049 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1966531252
  • https://openalex.org/W1975794949
  • https://openalex.org/W1984353266
  • https://openalex.org/W1985830136
  • https://openalex.org/W1987971235
  • https://openalex.org/W1996226297
  • https://openalex.org/W2006270159
  • https://openalex.org/W2011284970
  • https://openalex.org/W2027848768
  • https://openalex.org/W2048271426
  • https://openalex.org/W2052081089
  • https://openalex.org/W2060376591
  • https://openalex.org/W2063431925
  • https://openalex.org/W2066626339
  • https://openalex.org/W2072819091
  • https://openalex.org/W2075478628
  • https://openalex.org/W2080295500
  • https://openalex.org/W2106559269
  • https://openalex.org/W2119210716
  • https://openalex.org/W2162590970
  • https://openalex.org/W2164820367
  • https://openalex.org/W2516508628
  • https://openalex.org/W2591947608
  • https://openalex.org/W2597040024
  • https://openalex.org/W2749486094
  • https://openalex.org/W3100293043
  • https://openalex.org/W4381742301
  • https://openalex.org/W85719053