在高压SF6断路器的现代设计研究中,合理控制吹弧气流的运动,形成动静触头区域有利于电弧熄灭的‘环境’成为重点研究问题之一。喷口是实现吹弧气体由亚音速到超音速的转变关键部件。目前,关于喷口结构的各类研究,主要着眼于改变喷口喉部及下游的型面结构和尺寸,达到对气流的控制目的。本论文从改变喷口喉部上游结构出发,提出旋气吹弧新方法。该方法的主要思想是：通过改变喷口上游的结构,使吹弧气流从压气缸到动静触头区域的运动过程中,气流运动方式得到改变。到达电弧区域时,形成轴向吹弧+旋转吹弧运动方式。旋转分量通过‘缠绕’运动,增加了冷气流与电弧的作用；轴向分量保证吹弧气体将电弧能量向下游的逸散,从而实现断路器开断能力的提升。本论文针对旋气吹弧开展的研究工作主要为：1.研究改变喷口上游结构,实现主动式控制气流吹弧的设计理念。开发了两种类型的旋气式喷口上游结构：叶片式旋气结构和槽式旋气结构；2.建立了描述灭弧室内旋转气流运动的三维气流场数学模型。在三维气流场的数学模型研究中,为了更准确地反映电弧运动,提出了三维能量源电弧动态数学模型；为了提高激波扑捉和离散控制方程的守恒性,采用了有限体积法+TVD格式进行方程的离散求解；3.完成了叶片式旋气喷口的设计和研究。进行了不同叶片结构下在断路器的开断过程中气流运动、灭弧室内各物理参数变化规律的研究；在综合灭弧室内速度、气体密度、压力分布等规律的基础上,证明该喷口结构具有最佳叶片数量和角度匹配。4.完成了槽式喷口结构的设计和研究。研究了具有不同槽型、槽数及旋气槽倾角对旋气吹弧气体密度、流速的影响。完成了上述情况下各物理参数随开断行程改变中的变化规律研究；通过空载和短路开断下数值仿真实验的研究,证明该结构喷口存在最佳槽型、槽数和最佳槽倾角的匹配关系；5.针对252 kV高压SF6断路器具体结构,完成了槽式喷口结构的优化设计,实现了样机的试制和开断性能的试验验证,通过了T100S(b)短路开断试验。试验结果表明新型旋气式SF6断路器设计原理正确、可行。本文研究为新型旋气喷口的进一步完善和深入研究提供了理论基础。