19世纪以来,气体放电在工业、医疗以及日常生活中得到了广泛应用,包括静电除尘、传热强化、传质强化、流动控制、和电喷雾等在内的诸多实际应用。电晕放电(Corona Discharge)是气体放电现象的一大重要分支,利用电晕放电产生的离子风进行强化传热因其无振动、低噪声、响应时间快、结构紧凑等特点,近年来越发受到研究者的关注。本文采用数值模拟的方法对多种尖锐电极结构的电晕放电和其诱导的离子风流动问题进行了研究,并进行了针尖-圆环结构的“离子风生成器”强化铜片散热的数值分析。数值模拟基于Fluent流体计算软件,在其上建立了电晕放电的单种电荷模型数值计算模块,耦合流场和温度场计算,实现了高压直流电晕放电的多物理场模拟问题。电晕电极附近的电场不均匀性、极陡的场强梯度是电晕放电模拟的关键问题,在该位置处需要十分精密的网格,为此,本文发展了一种基于电场电势正交特性的二维正交贴体网格生成方法。利用多个算例,对新方法生成的网格和单种电荷模型EHD计算平台进行了充分验证,验证结果表明新方法生成的正交网格质量较好,能有效降低计算网格数;基于单种电荷模型的电晕放电问题能够获得较为满意的模拟结果。对刀片-平板、针尖-平板、针尖-圆环三种几何模型的离子风流动问题进行了数值计算和研究。通过改变影响电场的主参数电压,电极间距等参数,分析其对电晕电流、离子风速度、流动形态的影响。结果表明电流随电压呈二次函数变化,而速度随电压的变化因电晕结构的不同产生区别。对比两种电荷注入机制,发现基于Kaptzov假设的边界条件模拟的结果速度值偏大,而线性注入定律的模拟结果与实验值吻合较好,且随着电压增大,线性注入参数应适当减小。最后,模拟了针环结构“离子风生成器”强化定热流铜片散热问题,探究离子风在强化电子芯片散热方向上的应用,模拟结果表明离子风可以有效提高铜片表面的换热系数,降低铜片温度,对于热流密度为2000W/m2以下的加热工况能起到良好的冷却效果。