近年来,我国新能源系统与分布式电网得到了空前的大力发展,直流输配电技术凭借其经济性好、损耗少、噪声低等优点广泛应用于现代电力系统的各个环节。直流空气断路器是系统中不可替代的保护装置,常承载着关合与分断短路电流的作用,其灭弧室的结构与磁场分布特性决定了断路器熄弧的能力。以光伏输电、舰船推进、地铁轨道等领域为代表的电力工业对直流空气断路器的开断容量提出了更高的要求,研发高质量性能优异的大容量空气断路器也成为了直流开断领域目前亟待解决的问题。大容量直流空气断路器是从传统的塑壳式直流空气断路器演化而来,其灭弧室内部空间体积更大,电弧特性更加复杂,若想进行产品的研发,则必须先对大容量直流空气断路器灭弧室中的电弧动态转移机理展开细致的研究。本文基于磁流体动力学（MHD）理论,建立了大容量直流空气电弧等离子体的数学模型,参考国内外常见大容量空气断路器灭弧室内部结构,完成若干个灭弧室内电弧等离子体的动态仿真,展示了电弧从跑弧道中运动发展、拉伸延展、被栅片切割、最后熄灭的电弧演变全过程。通过对比分析多个仿真之间的电弧演变形态以及电弧外特性的差异,总结了不同因素影响下,大容量直流空气灭弧室中电弧的转移机理,详细分析了栅片结构、金属蒸气、磁场分布等因素对电弧动态特性的影响。通过对气流场与温度场的分析,阐明了大尺度空间内电弧的演变行为,并提出了相应的灭弧室结构优化改进的建议。仿真结果表明:本文很好地展示了大容量直流空气断路器灭弧室中电弧的形态变化过程,及不同类型灭弧室的熄弧性能。本文的工作对于大容量直流空气断路器灭弧室的结构设计、优化以及样机的研发提供了一定理论指导作用。