高压SF₆断路器是整个输配电系统中的关键电器,承担着控制与保护双重任务,对电力系统的稳定运行起着必不可少的作用。而作为断路器运行能力的重要指标之一,研究其开断能力对于进一步优化断路器本体结构设计具有重要意义。本文以550kV单断口高压断路器为研究对象,建立具有多重介质复杂结构的灭弧室电场物理数学模型,采用有限元法对其进行数值求解,分析了电场强度和电位随开距的变化规律,找出灭弧室结构对喷口电场强度的影响以及灭弧室内绝缘的薄弱点,为断路器的优化提供有效的参考依据。采用有限体积法模拟断路器空载开断下的气流场,采用结构化与非结构化网格分域剖分的方法,解决了喷口及喷口下游复杂、动网格运动出现负体积等难题;同时在计算过程中运用域动分层动网格的更新方法,将运动边界缩短,即只更新必要的流场边界处的网格,这样可以减少更新的网格数量,而且更新后仍然是结构化网格,可以有效的保证网格质量;通过C++语言自编程和自定义宏函数对基于有限体积法的计算流体力学（CFD）商用软件进行二次开发,实现高精度、高效率的数值计算;并沿整个喷口和辅助喷口气流域,提取有效特征点的压力、密度、速度、湍流等参数进行分析,为断路器流路优化和介质恢复特性计算提供基础。根据流注理论,计算断路器的介质恢复特性,最终计算出高压SF₆断路器在空载运行的介质恢复特性;并以各区域特征点中的关键点为基础,提取其在开断过程中的各气流参数,采用C-C算法、G-P算法、FFT变换计算出延迟时间、嵌入维数等基本参数,运用改进的混沌理论计算方法进行系统复杂混沌运动行为分析,表明灭弧系统在开断过程中存在混沌性行为;为了提高开断能力,可以调整导流道和断口间的结构,降低压力LEmax;为了提高开断能力,可以调整喷口结构,使喷口马赫数、绝对速度和湍流动能混沌特征增强。本文所做的工作对于进一步指导断路器优化设计以提高其介质恢复特性和完善灭弧室具有重要意义。