大气压及减压等离子体射流特性研究

admin · 发表于 2022-9-21 09:46:54

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大气压及减压等离子体射流在工业实际中有着广泛的应用，等离子体射流的特性对材料的加工过程有着重要的影响。本文采用数值模拟和实验的方法，对大气压和减压等离子体射流、常温气体射流特性进行了研究。本文采用四种不同的湍流模型对大气压环境中湍流空气自由射流的引射特性进行了数值模拟研究，研究结果表明对于湍流自由射流的情形，标准K-ε双方程湍流模型计算获得的射流引射量变化规律与文献报道的实验数据接近，获得的射流引射量变化规律也符合先前实验总结的射流引射量关联式。此外本文还对减压情形下超声速氮气冲击射流进行了数值模拟，研究表明环境压力较大时射流的引射量要大于环境压力较小时的射流引射量；在一定范围内，冲击平板距喷管出口距离越长，射流的引射量越大；当环境压力比较小、冲击平板距喷管出口距离较近时，在冲击平板前会出现脱体激波。在此基础上，本文对喷管射流冲击平板测量推力方法进行了数值计算，模拟结果与实验结果符合较好。本文还采用商用软件中的四种湍流模型对湍流等离子体射流特性进行了比较研究，结果表明标准K-ε模型，RNG K-ε模型，Realizable K-ε模型能模拟出湍流等离子体射流的势核区，四种湍流模型的计算获得的射流截面上的温度、速度分布和实验获得的高斯分布基本相符。对超声速可压等离子体冲击射流进行的模拟研究表明，超声速射流的引射特性比较复杂，随着外界环境压力的增加，射流的引射量也随之增加。本文在已有的实验基础上对大气压下等离子体射流的引射量进行了实验测量研究，实验结果表明，大气压等离子体射流的引射量与等离子体发生器的工作流量近似为线性关系；对实验测量的射流引射量进行拟合，得出在本文实验条件下的等离子体射流的引射系数在0.40和0.47之间。

大气压及减压等离子体射流特性研究

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