基于气体动力学和粒子质量输运的氦等离子体射流仿真

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。