● 摘要
直流电弧等离子体发生器产生的射流在工业中有着广泛的应用。在等离子体发生器内，由阴阳极之间的放电产生电弧，在发生器出口形成高温高速气流喷出。当等离子体射流入射于空气环境时，射流对环境空气的引射对射流的温度、速度和浓度分布有着重要的影响，由于涉及的影响因素众多，许多物理现象仍不清楚，因此对上述过程进行数值模拟和进行相应的实验研究有着重要的意义。 本文首先在已有基础上，对直流电弧等离子体发生器进行了二维数值模拟，基于SIMPLE算法的程序求解质量、动量、能量守恒方程以及电流连续方程，获得了等离子体发生器的出口的温度、速度分布，并将此分布与通常使用的射流入口温度、速度分布假定进行了比较；然后使用组分扩散的方法对层流和湍流两种流动状态下氩等离子体射流流入空气环境中的情形进行了数值模拟，其中对湍流等离子体射流采用了标准K— 双方程模型，获得了等离子体射流引射量随发生器工作参数的变化规律。 在原有等离子体射流引射量测量实验设备的基础上进行了引射测量控制罩和数据测量系统的改进，提高了引射测量控制罩对引射气供气的气密性和均匀性，采用了精度更高、响应更快的压力传感器测量压力差，保证了实验数据的精度和可靠性，通过实验获得了湍流等离子体射流引射量与发生器工作电流，进气方式之间的联系。