《減壓直流電漿電弧與射流波動特性及其相關性研究》是依託中國科學院力學研究所，由黃河激擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：減壓直流電漿電弧與射流波動特性及其相關性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃河激
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電弧與射流的非定常波動嚴重影響了直流電弧電漿材料工藝的可控性和可重複性，限制了其在某些對精度和質量有嚴格要求的領域套用。申請人前期研究發現，採用具有中間段和突擴陽極的電漿發生器，可在減壓條件下獲得體積大、穩定性好、功率密度分布可調範圍大的非轉移式層流電弧電漿射流。對這種電漿發生器內的電弧與射流波動特性的初步實驗研究表明，其波動產生和傳播機理可能異於常規的熱電漿，其中氣動力與電磁力的耦合作用機理有待深入研究。本項目擬通過系統的實驗觀察和理論分析，進一步全面地表征減壓非轉移直流電弧電漿電弧與射流的波動特性，研究其產生、傳播機理，深化對電弧電漿射流產生過程中電弧、射流的波動行為與發生器通道結構、氣體物性參數和流場、電極表面狀況等因素相關性方面的認識，探討進一步抑制電弧、射流波動的方法，為提高熱電漿射流穩定性提供參考依據，從而有效推進相關套用技術的發展。
結題摘要
本項目研究旨在深化對具有電極中間段和突擴陽極結構的減壓直流非轉移電弧電漿發生器中電弧以及射流波動特性與發生器通道結構、氣體物性參數和流場、電極表面狀況等因素的相關性的認識；深入理解通道中複雜氣動力與電磁力耦合作用機理以及其對電弧/射流波動特性的影響規律；為電漿發生器中波動的抑制提供參考依據，進一步改善減壓熱電漿射流的穩定性，從而有效推進相關套用技術的發展。 項目實施過程中，按照計畫書預定的研究內容，從理論分析、數值模擬和實驗研究幾方面開展了工作。通過理論分析和數值模擬，進一步理清了減壓直流電漿射流熱雍塞導致的跨聲速流動對射流波動特性的影響機理，闡明了電磁力、氣動力對電弧/射流波動的波動源的影響和波動耦合/作用機理。在此基礎上，進一步分析了提高熱電漿穩定性的可能方案。在實驗研究方面，通過發生器結構設計、實驗設計，使難以觀測的波動量易於測量。同時，發展了成系列的電弧/射流波動診斷方法，對電弧波動特性進行了系統表征。此外，還基於電弧波動特性，發明了特徵信號測速方法，為熱電漿特性的測量提供了新的思路。 本項目在上述多方面取得了重要進展，為把握減壓條件下的電漿射流波動特性和參數變化規律提供了數據積累，為高可控的電漿材料製備工藝方案設計提供了參考依據。項目研究成果發表在相關學術刊物上，並受邀多次做國際會議邀請報告。
