随着温室效应的日趋严重，环保型灭弧介质的需要日益增强，空气作为一种廉价且清洁的灭弧介质开始代替SF6在中压开关设备投入使用。以空气作为绝缘和灭弧介质的中压开关电器研究与应用已引起国内外研究者的广为关注。本文在借鉴高压SF6断路器电弧数值仿真技术和低压空气开关电弧仿真分析的基础上，以12kV空气负荷开关为研究对象，开展电弧模型建模与仿真分析研究。
　　一是，建立了空气负荷开关的流体计算模型、电弧动态模型以及滑移动网格模型，并计算了空气-PTFE的扩散系数以及空气的临界击穿约化场强。
　　二是，以12kV空气负荷开关样机的试验行程特性曲线为基础，研究机构运动规律对其冷态气流场动力学行为的影响，冷态气流场运动分为预压缩阶段、主喷口打开阶段、主喷口完全脱离阶段和缓冲活塞堵塞阶段。本文主要分析了典型运动阶段，即主喷口打开阶段的气压、流速及湍流变化情况。
　　三是，在冷态气流场仿真基础上，进行了大电流开断过程中的气流场仿真分析，考虑电弧作用，研究动、静弧触头刚分至电流过零阶段的气流运动变化。得到电弧作用下的气流场温度变化、压力特性变化和流速变化，进而分析电弧燃烧情况下的喷口区域气流场变化特性。此外，对辅助喷口的烧蚀情况进行了仿真分析。
　　四是，在上述电弧与喷口相互作用的气流场电流过零时喷口区域的气流场分析的基础上，对介质恢复强度进行了计算。通过介质恢复强度仿真，预测了电弧的重燃现象。此外，结合容量试验样本和弧后介质恢复仿真结果提出了一种重燃概率预测方法。