FVMにおける電子密度計算法の改良モデルを用いた真空アークの粒子法+有限体積法ハイブリッド数値解析

カテゴリ：研究会(論文単位)

論文No：EPP25106,SA25081,SP25023

グループ名：【A】基礎・材料・共通部門 放電・プラズマ・パルスパワー/【B】電力・エネルギー部門 静止器/【B】電力・エネルギー部門 開閉保護合同研究会

発行日：2025/8/1

タイトル(英語)：Numerical Simulation on Vacuum Arc by Hybrid Method with Particle Method + Finite Volume Method with Improved Model of Electron Density Calculation in FVM

著者名：羽田 達哉(金沢大学),田中　 康規(金沢大学),中野　 裕介(金沢大学),石島　 達夫(金沢大学),浅沼 岳(富士電機),山本 真司(富士電機),恩地　 俊行(富士電機)

著者名(英語)： Tatsuya Haneda(Kanazawa University),Yasunori Tanaka(Kanazawa University),Yusuke Nakano(Kanazawa University),Tatsuo Ishijima(Kanazawa University),Gaku Asanuma(Fuji Electric),Shinji Yamamoto(Fuji Electric),Toshiyuki Onchi(Fuji Electric)

キーワード：真空遮断器,ＭＰＳ法,有限体積法,数値解析,分光観測,Vacuum circuit breaker,moving particle semi-implicit method,finite volume method,numerical investigation,spectroscopic observation

要約(日本語)：本報告では電子密度計算法を改良した粒子法・有限体積法ハイブリッドモデルを用いて真空アーク挙動の数値解析を行い，本モデルの妥当性を評価した。その結果，従来モデルと比較して電極間電流値が安定し，電子密度の局所化が抑制された。また，解析から得られた空間的な放射係数分布の計算結果と二次元分光観測による放射強度分布の実測結果との比較を行い，本改良モデルの有効性を検証した。

要約(英語)：This study presents a numerical simulation of vacuum arc behavior using a hybrid approach that combines the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method and the Finite Volume Method (FVM), with a focus on improving electron density transfer between the two frameworks. Expanding the distribution range of electron density from MPS to FVM significantly enhanced spatial continuity in the FVM domain, resulting in a stable conductive path between electrodes. This improvement led to smoother current flow, consistent current direction, and more uniform electron temperature profiles. Additionally, the total arc current exhibited improved temporal stability. These results demonstrate that reducing electron density localization in FVM enhances both the numerical stability and physical fidelity of the simulation.

本誌：2025年8月4日-2025年8月5日放電・プラズマ・パルスパワー/静止器/開閉保護合同研究会-2

本誌掲載ページ：61-66p

原稿種別：日本語

PDFファイルサイズ：2,051Kバイト