電弧加熱等離子體流動(dòng)特性研究.pdf

1、本文采用基于磁矢量勢(shì)的磁流體動(dòng)力學(xué)模型，通過編寫UDF程序，對(duì)自由燃燒電弧中的傳熱與流動(dòng)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)和電磁場(chǎng)的耦合計(jì)算。并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證實(shí)了計(jì)算模型的可靠性與準(zhǔn)確性。此外，本文模型考慮了電弧燃燒過程中，陰極尖端熔化以及陽極銅板蒸發(fā)產(chǎn)生銅蒸氣的情況，對(duì)電弧和蒸發(fā)氣體的相互作用進(jìn)行分析，得到了電極熔化對(duì)等離子體電弧流動(dòng)和傳熱狀態(tài)的影響，使得計(jì)算模型更符合實(shí)際情況。
　　隨后，文中針對(duì)某拉瓦爾噴嘴，在

2、二維軸對(duì)稱模型的基礎(chǔ)上，對(duì)超音速等離子體炬中的流動(dòng)及其外部射流進(jìn)行了數(shù)值模擬。在陽極噴嘴內(nèi)部采用了基于磁矢量勢(shì)的磁流體動(dòng)力學(xué)模型，避免了對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度復(fù)雜的積分計(jì)算，得到了噴嘴內(nèi)部多場(chǎng)耦合的結(jié)果及外部射流的流動(dòng)狀態(tài)。分析了噴嘴內(nèi)部電磁場(chǎng)對(duì)等離子體的加速作用及射流的發(fā)展過程，為超音速等離子體炬的工業(yè)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。在此研究基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有超音速等離子體噴槍中水冷循環(huán)系統(tǒng)較為復(fù)雜，拉瓦爾陽極噴嘴難于更換且費(fèi)用較高等技術(shù)不足，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)

3、簡(jiǎn)單、低成本、易拆裝檢漏、電極水冷一體化、陽極易于更換的超音速等離子體噴槍。
　　為了進(jìn)一步研究不同弧根位置下，電弧加熱等離子體的流動(dòng)特性，文中針對(duì)某拉瓦爾噴嘴，在二維軸對(duì)稱模型的基礎(chǔ)上，對(duì)雙陽極模式下超音速等離子體炬中的流動(dòng)及其外部射流進(jìn)行了數(shù)值模擬。在陽極噴嘴內(nèi)部采用了基于磁矢量勢(shì)的磁流體動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用虛擬陽極的方法，得到了雙陽極模式下噴嘴內(nèi)部多場(chǎng)耦合的結(jié)果及外部射流的流動(dòng)狀態(tài)。分析了弧根位置變化對(duì)等離子體流動(dòng)特性的影響，為