双阳极超音速等离子体炬数值模拟研究

针对某拉瓦尔喷嘴,在二维轴对称模型的基础上,采用基于磁矢量势的磁流体力学控制方程,对双阳极模式下超音速等离子体炬中的流动及其外部射流进行了数值模拟。在阳极喷嘴内部,运用虚拟阳极的方法,得到了双阳极模式下喷嘴内部多场耦合的结果及外部射流的流动状态。分析了弧根位置变化对等离子体流动特性的影响,为双阳极超音速等离子体炬的工业应用提供了理论基础。

超音速等离子体炬的磁流体动力学数值研究

针对设计的喉径2mm、工作电流为100A的拉瓦尔喷嘴,在二维轴对称模型的基础上,对超音速等离子体炬中的流动及其外部射流进行了数值模拟。通过在阳极喷嘴内部采用基于磁矢量势的磁流体动力学模型,避免了对磁感应强度的复杂积分计算,得到了喷嘴内部多场耦合的结果及外部射流的流动状态,分析了喷嘴内部电磁场对等离子体的加速作用及射流发展过程。结果显示,等离子体经历了亚音速→跨音速→超音速的发展过程,最终获得2.3 Ma的超音速射流。研究结果为超音速等离子体炬的工业应用提供了理论基础。