一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法技术

本发明专利技术公开一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，涉及等离子体技术领域，该方法包括：优化绝缘气体的分子结构；计算BEB和DM模型的输入参数，所述输入参数包括结合能、动能、电离能和分子轨道成分；在此基础上使用BEB和DM模型分别计算绝缘气体分子的电离碰撞截面；再依据本公开设计的混合公式融合BEB和DM模型的结果计算最终的绝缘气体分子电离碰撞截面；本公开能够在入射电子能量的高能段和低能段分别融合BEB和DM模型的结果，从而以比单一模型更高精度的方式计算出绝缘气体的电离碰撞截面，为气体的绝缘设计提供基础数据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法
本公开涉及一种绝缘气体电离碰撞截面计算方法，属于等离子体

技术介绍
SF6是电力系统中广泛使用的绝缘气体，但SF6气体温室效应很高，其温室效应指数GWP约为CO2的23900倍。近年来，一些具有高绝缘强度和低温室效应指数的绝缘气体陆续被发现有很大的潜力替代SF6作为绝缘介质，如C5F10O、C4F7N等。但这些新型气体的绝缘放电机理尚不清楚，尤其是作为绝缘性能评估关键参数之一的电离碰撞截面依然缺失，影响了环保气体的理论研究和工程应用。现有的部分电离碰撞截面计算模型，如BEB模型和DM模型，都是针对小分子气体提出的，对C5F10O、C4F7N等大分子环保型气体误差较大，无法计算得到精准的基础数据，从而限制了环保气体的绝缘研究设计进程，因此，我们提出一种用于绝缘气体电离碰撞截面计算的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，在入射电子能量的高能段和低能段分别融合BEB和DM模型的计算结果，从而以比单一模型更高精度的方式计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)优化绝缘气体的分子结构；/n(2)计算BEB模型的输入参数；/n(3)根据BEB模型计算绝缘气体分子的电离碰撞截面；/n(4)计算DM模型的输入参数；/n(5)根据DM模型计算绝缘气体分子的电离碰撞截面；/n(6)根据混合公式融合BEB模型和DM模型的结果，计算最终的绝缘气体分子电离碰撞截面。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)优化绝缘气体的分子结构；
(2)计算BEB模型的输入参数；
(3)根据BEB模型计算绝缘气体分子的电离碰撞截面；
(4)计算DM模型的输入参数；
(5)根据DM模型计算绝缘气体分子的电离碰撞截面；
(6)根据混合公式融合BEB模型和DM模型的结果，计算最终的绝缘气体分子电离碰撞截面。


2.根据权利要求1所述的一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，优化绝缘气体分子结构使用的方法是基于APF-D泛函的密度泛函理论DFT方法，其中对于原子数较多的气体分子，可以先使用小型基组进行初步优化，得到一个初步的分子结构，然后使再用APF-D方法进行最终优化。


3.根据权利要求2所述的一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，步骤(2)中，所述BEB模型的输入参数包括：分子轨道的结合能、动能以及分子的电离能。


4.根据权利要求3所述的一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，(21)基于步骤(1)优化得到的分子结构，通过APF-D/aug-cc-pvtz量子化学计算模型，计算绝缘气体分子各轨道的结合能和动能；
(22)由于价层电子轨道结合能对于结果影响较大，需要运用电子传播理论EPT方法对步骤(21)获得的价层电子轨道结合能进行修正，提高计算精度；
(23)采用完备基组CBS方法计算绝缘气体分子的电离能。


5.根据权利要求4所述的一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，步骤(3)中，基于步骤(2)计算得到的分子轨道结合能、动能以及分子的电离能，BEB模型中，在入射电子能量为E时，可根据以下公式计算分子电离碰撞截面：
QBEB＝∑Niσi



其中，Ni是给定分子轨道i的电子布居数，σi是给定分子轨道i的电离碰撞截面，Ui是给定分子轨道i的动能，Bi是给定分子轨道i的结合能，a0是玻尔半径，R是里德堡常数。


6.根据权利要求1所述的一种用于绝缘气体电离碰撞截面的计算方法，其特征在于，步骤(4)中，所述DM模型的输入参数包括：分子轨道成分、结合能以及分子电离能。


7.根据权利要求6所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲林林，顾琦，郑尚直，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32