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영어

In this study, a finite element method based electro-hydrodynamic analysis and verification experiments were performed to analyze the Trichel pulse corona characteristics by combining the continuous equations for the classical field and charge in a needle-cell plate electrode model. The electro-hydrodynamic model is represented by Poisson's equation for the classical field and continuous equations for cation, anion, and electron charges, and applied to COMSOL Multiphysics, a validated commercial analysis tool, for computational numerical analysis. For efficient finite element analysis, the needle and cell plate electrodes were mathematically modeled as a single multiphysics system with the high field-charge kinetic field in the two-dimensional axisymmetric dimension. The Trichel pulse current analysis was calculated using the generalized energy method with secondary electron emission from a negatively polarized, high-voltage applied needle electrode as a boundary condition. Full-scale experiments measured under the same geometry and input conditions as the numerical simulations were performed to compare and validate the electro-hydrodynamic model developed in this study with the experimental results.

한국어

본 연구에서는 트리첼 펄스 코로나 특성을 분석하기 위해 침-셀 평판 전극 모델에서 고전계와 전하에 대 한 연속 방정식을 결합하여 유한요소법 기반의 전기-유체역학적 해석과 검증 실험을 수행하였다. 전기-유체역학적 해석 모델은 고전계에 대한 푸아송 방정식과 전자, 양이온, 음이온 전하에 대한 연속 방정식으로 표현하여 검증된 상용화 해석 도구인 COMSOL Multiphysics에 적용하여 전산 수치 해석하였다. 효율적인 유한요소해석을 위해 침-셀 평판 전극을 2차원 축 대칭 차원에서 고전계-전하 운동장을 하나의 멀티피직스 시스템으로 수학적 모델링 하였다. 트리첼 펄스 전류 해석은 부극성의 고전압이 인가된 침 전극에 2차 전자방출을 경계 조건으로 입력하고 일반화된 에너지법을 이용하여 계산하였다. 전산 수치 해석과 동일한 형상과 입력 조건에서 측정한 실 규모 실험 을 수행하여 본 연구에서 구축한 전기-유체역학적 해석기법을 실험 결과와 비교 검증하였다.