直流电弧等离子体炬物理场的数值模拟研究  

Numerical Simulation of Physical Field of DC Arc Plasma Torch

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作  者:王镇 曹卫[1] 李要建 WANG Zhen;CAO Wei;LI Yaojian(College of Mechanical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China;Jiangsu Tianying Plasma Technology Co.Ltd.,Nantong 226602,China)

机构地区:[1]盐城工学院机械工程学院,江苏盐城224051 [2]江苏天楹等离子体科技有限公司,江苏南通226600

出  处:《工业加热》2023年第11期17-21,共5页Industrial Heating

基  金:江苏省科技成果转化专项资金项目(BA2020056);盐城工学院研究生科研与实践创新计划项目(SJCX21_XZ003)。

摘  要:直流电弧等离子体炬内部温度较高,物理场情况复杂,较难进行实验研究,因此对等离子体炬内部物理场的研究一般采用基于磁流体动力学模型的数值模拟研究。以一种直流电弧等离子体炬为研究对象,在给定的电流大小以及工作气体流量条件下对其温度场、速度场等物理场进行了数值模拟研究,研究结果表明:在电流大小200 A、工作气体流量0.0014 kg/s的工作模式下,直流电弧等离子体炬射流在出口处中心温度可达到13000 K,出口最大流速可达到2400 m/s。高温等离子体的温度分布主要与电流密度的分布有关,其能量来源主要是电弧产生的焦耳热。台阶形的阳极结构主要对等离子体射流的流速产生影响。The internal temperature of DC arc plasma torch is high and the physical field is complex,so it is difficult to carry out experimental research.Therefore,the research on the internal physical field of plasma torch generally adopts the numerical simulation based on MHD model.A DC arc plasma torch is taken as the research object.Under the given current and working gas flow conditions,the temperature field,velocity field and other physical fields are numerically simulated.The results show that under the working mode of 200 A and working gas flow 0.0014 kg/s,the central temperature of DC arc plasma torch jet at the outlet can reach 13000 K and the maximum velocity at the outlet can reach 2400 m/s.The temperature distribution of high temperature plasma is mainly related to the distribution of current density,and its energy source is mainly Joule heat generated by arc.The stepped anode structure mainly affects the velocity of plasma jet.

关 键 词:直流电弧 等离子体炬 磁流体动力学 物理场 数值模拟 

分 类 号:TF806.6[冶金工程—有色金属冶金]

 

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