20kW電弧加熱器數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、電弧加熱風洞是用于模擬空間飛行器再入大氣層飛行時真實環(huán)境的重要設(shè)備之一，返回式飛行器的熱防護系統(tǒng)性能測試以及防熱材料燒蝕試驗都需要在電弧加熱風洞中進行。近年來隨著人們對返回式宇宙飛船、返回式行星探測器的深入研究，對飛行器再入技術(shù)也提出了新的技術(shù)要求。為了準確獲得飛行器再入大氣層遭遇的空間環(huán)境以及燒蝕材料的防熱特性，需要對電弧加熱器產(chǎn)生的高溫、高焓等離子體流動特性進行深入研究。
　　 本文以20kw電弧加熱器為研究對象，對其柱坐標

2、系下二維軸對稱模型進行了數(shù)值模擬和實驗研究。通過對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和流動特點的預分析，本文選用3-Band輻射模型、多溫度模型、低雷諾數(shù)湍流模型、電場模型對電弧加熱器內(nèi)部等離子體流動進行了數(shù)值模擬，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，對其電弧電壓、碰撞壓力(,)熱流量的實驗結(jié)果和數(shù)值結(jié)果進行了比較和驗證，二者吻合良好。最后，本文研究了輻射對電弧加熱器溫度分布和換熱過程的影響，通過對逐線積分輻射模型和3-Band輻射模型的比較，首先驗證了3-Band輻射模型的準確