Publication

The Influence of O-2 on Positive Streamer Initiation in Supercritical CO2 With Field Ionization Using a 3-D Particle Model

Guang-Yu Sun
2021
Article
Résumé

In this work, the influence of varying mixing ratios of O-2 on positive streamer initiation in supercritical (SC) CO2 at different applied voltages was investigated using a 3-D particle model. Zener's model was included in the 3-D particle model to calculate the field ionization rate during streamer formation and propagation. The evolution of positive streamer was classified into three main stages namely inception cloud, primary streamer channels, and successive streamer branching. The effect of O-2 with different mixing ratios (2%, 10%, and 20%) on the morphology, average electron density, electric field distribution, streamer length, and electron energy distribution function (EEDF) for positive streamer in SC-CO2 at four different voltages (12, 12.5, 13, and 13.5 kV) is then investigated. The 2-D cross sections of the initial stage of the streamer and the electric field distribution are presented in detail. At the same applied voltage, the size of inception cloud, average electron density, electric field, and streamer length with the maximum electric field decreased with increasing oxygen concentration in SC-CO2. With increasing applied voltage, the apparent size of inception cloud, primary streamer channels, successive streamer branching, average electron density, electric field, and streamer length increased. The simulation results showed that adding O-2 to SC-CO2 can significantly affect the streamer initiation and propagation.

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Foudre
La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive de grande intensité qui se produit dans l'atmosphère, entre des régions chargées électriquement, et peut se produire soit à l'intérieur d'un nuage (décharge intra-nuageuse), soit entre plusieurs nuages (inter-nuageuse), soit entre un nuage et le sol (nuage-sol ou sol-nuage). La foudre est toujours accompagnée d'un ou plusieurs éclairs (émission intense de rayonnement électromagnétique, dont les composantes se situent dans la partie visible du spectre), et du tonnerre (émission d'ondes sonores), en plus d'autres phénomènes associés.
Champ électrique
thumb|Champ électrique associé à son propagateur qu'est le photon. right|thumb|Michael Faraday introduisit la notion de champ électrique. En physique, le champ électrique est le champ vectoriel créé par des particules électriquement chargées. Plus précisément, des particules chargées modifient les propriétés locales de l'espace, ce que traduit justement la notion de champ. Si une autre charge se trouve dans ce champ, elle subira l'action de la force électrique exercée à distance par la particule : le champ électrique est en quelque sorte le "médiateur" de cette action à distance.
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