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基于气体动力学和粒子质量输运的氦等离子体射流仿真
  • ISSN号:1003-6520
  • 期刊名称:高电压技术
  • 时间:2015
  • 页码:2903-2909
  • 分类:TM[电气工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院电工研究所,北京100190, [2]中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室,北京100190, [3]南京工业大学自动化与电气工程学院,南京211816
  • 相关基金:国家自然科学基金(51222701;51207154); 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2014CB239505–3)
  • 相关项目:大气压纳秒脉冲气体放电研究
中文摘要:

为了研究气体体积流量对氦等离子体射流长度的影响,建立了圆柱体3维计算域,仿真得到不同气体体积流量下的气流边界3维图像、射流的速度与速度矢量图像以及气体质量分数,并将仿真结果与实验数据进行对比分析。考虑高体积流量下湍流对等离子体射流的影响,求解得到Navier-Stokes、RNG k–ε和粒子质量物质输运等方程。仿真结果表明,当流动处于层流时,随着体积流量的增加,轴向的氦气速度与质量分数逐渐增大,与射流长度随氦气流速的增大而变长的实验结果相符;当流动处于湍流时,氦气的轴向质量分数骤然减小,与实验中观察到的当氦气体积流量很大时射流长度反而变短的现象基本相符。

英文摘要:

In order to investigate the influence of gas volume flow rate on length of helium plasma jet, by establishing cylindrical three-dimensional computational domain, we simulated three-dimensional image of gas boundary, plasma jet velocity image, velocity vector image, and gas mass fraction under different volume flow rates. Furthermore, the simulation results were verified by experiments. Considering the influence of turbulence under high volume flow rate condition on plasma jet discharge, we solved the Navier-Stokes, RNG k-t turbulence equation and species mass transpor- tation equation. The simulation results showed that, when the flow was laminar, the axial helium velocity and mass fraction increased with the gas volume flow rate, which was consistent with experimental results that helium plasma plume length increased with the gas volume flow rate. When the flow was turbulent, the axial helium mass fraction de- creased, which was in agree with experimental results that helium plasma plume length decreased with increasing the gas volume flow rate.

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期刊论文 59 会议论文 13 获奖 1 专利 1 著作 1
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期刊信息
  • 《高电压技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国家电力公司
  • 主办单位:国网武汉高压研究院 中国电机工程学会
  • 主编:郭剑波
  • 地址:湖北省武汉市珞瑜路143号
  • 邮编:430074
  • 邮箱:hve@whvri.com
  • 电话:027-59835528
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6520
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1239/TM
  • 邮发代号:38-24
  • 获奖情况:
  • 历届电力部优秀期刊,历届湖北省优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35984