扩散型电弧等离子体的扭曲不稳定性研究

扩散型电弧等离子体具有体积大、参数梯度低、能量分布均匀等优点,粉末制备、喷涂加工等工业领域具有重要的应用前景。然而电弧等离子体的稳定性由于电磁场、流场,温度场的复杂耦合作用一般较差,其中电磁场引起的扭曲不稳定性是等离子体中最为常见的不稳定现象之一,其中电磁力、黏性力和压力之间的平衡关系是影响其稳定性的关键因素。针对扩散型电弧等离子体,在一维线性假设下,通过小扰动方法推导出了衡量扭曲不稳定性的无量纲数及其临界值的表达式。从结果可直观得出,电流过大、长度过长不利于电弧稳定,长宽比越大越有利于扩散电弧的稳定,通过合理的设计发生器结构和选择工质气体,有望得到较稳定扩散的电弧等离子体。本文的结果对于获得稳定均匀的电弧等离子体具有一定指导意义。