我国从二十世纪八十年代开始，电力工业向大机组、远距离、超高压及交直流并用的方向发展。本世纪是电力工业飞速发展的时期，国内高压开关制造企业和科研工作者必须努力开展设备制造科研工作。高压自能式SF6断路器作为开发研制的主要产品，必须对其核心问题进行深入的研究。自能式SF6断路器是利用电弧阻塞效应即利用电弧本身的能量使压气室内SF6气体的压力升高，在电弧电流过零时产生有效的气吹而熄灭电弧。所以自能式断路器核心问题的研究涉及到电、磁、热、流场等多学科的内容，以其为核心进行灭弧理论的相关研究对提高高压开关行业特别是目前大力发展的特高压行业的理论水平具有重要的现实意义。 本文在与平顶山高压电气股份有限公司合作的“1100kV双断口断路器开断性能及其相关技术研究”项目的平台上，针对自能SF6断路器的工作原理和特点，在磁流体动力学方程基础上建立了适合于自能式SF6断路器开断过程的数学模型，提出了基于区域分解算法利用并行计算模拟技术对灭弧室内的电弧、气流场以及电磁场相耦合的数学模型进行计算仿真；并提出采用格子Boltzmann方法对喷口内电弧等离子区建立LBGK模型进行仿真计算，对电弧与气流的相互作用进行深入的研究。 首先利用现有条件自主建立了适合自能式SF6断路器灭弧室内耦合场求解的微机并行求解系统。并对建立的微机并行求解系统进行了并行运算性能测试，测试结果证明本文建立的微机并行求解系统能够较好的发挥并行计算效率。对PHOENICS软件进行理论算法二次开发，实现了基于微机网络上的灭弧室内耦合场的并行计算求解，保证了计算结果的精确性和计算效率。 将区域分解算法及并行技术相结合，本文建立了适用于断路器开断过程中复杂区域内移动网格技术。在QUICK离散格式基础上给出了带有延迟修正的具有二阶精度的对流离散格式，加入了限制器以保证格式的有界性；采用SIMPLE算法求解压力、速度耦合方程，利用迭代法及压缩存储技术并行求解离散后形成的代数方程组；对电磁场与气流场的耦合求解中的问题进行了处理。在建立的微机集群上对自能式SF6断路器在空载以及不同燃弧时间的负载情况下的开断过程进行了并行仿真计算。得到了灭弧室内能量回流现象，并对其进行分析。对自能式SF6断路器热膨胀室内的压力特性、灭弧室内流场分布变化、气流与电弧的相互作用以及电弧参数变化等结果进行了分析。 根据格子Boltzmann法的思想，对气体的行为在微观上由气体运动论描述，在宏观上由统计力学描述，结合自能式SF6断路器的灭弧以及格子Boltzmann方法的特点，在不考虑重力、电场力以及辐射的前提下，利用格子Boltzmann方法建立了描述电弧在喷口内的二维格子Boltzmann流动和传热的双分布函数模型。该模型具有稳定性好，精度高，求解容易，边界条件处理方便等特点。通过Chapman-Enskog展开技术，导出了一套多尺度方程，成功将LBGK(LATTICEBGK)模型还原到了相应的喷口电弧宏观微分方程。建立了喷口电弧的内部过程机制的理论分析模型，实现了利用计算机对理论分析模型进行数值计算分析，达到对内部过程机制研究的目的。 利用已有的试验结果对本文的计算结果进行验证，验证结果表明本文建立的数学模型以及所提出的基于区域分解算法利用并行计算模拟技术的思想是可行的，得到的计算结果是合理的，对断路器设计研制具有一定的理论指导作用。