论文摘要：等离子体发生器数值仿真

直流电弧等离子体发生器是一种重要的热等离子体源，它的实验与理论研究一直是热等离子体科学与技术界关心的重要课题。由于在材料加工等技术应用中热等离子体时常以射流的形式出现，研究等离子体射流的特性也是众多研究者近几十年来一直不断探索的课题。本文以计算机数值模拟为主要研究手段，研究了直流电弧等离子体发生器、自由燃烧电弧、电弧加热发动机与等离子体射流的流动与传热特性，得到了一些初步的结果。由于电弧等离子体发生器中存在着电磁场、电极过程、等离子体流动与传热等之间的复杂相互作用，其数值模拟至今仍是挑战性很强的课题。本文以FLUENT6.3为计算平台，对层流等离子体发生器的流动与传热特性进行了初步的二维与三维数值模拟研究。由于发生器结构比较复杂等原因，需要在今后的研究中加以改进。对高强度氩自由燃烧电弧进行研究，有助于了解电弧中传热与流动的规律，电弧与电极之间的相互作用等物理过程，从而为建立描述与电弧有关的物理模型和数学模型准备条件。本文对自由燃烧电弧进行了二维的数值模拟。在与文献中相同的计算域和边界条件下，将获得的温度和轴向速度等结果与文献进行了比较，符合良好。电弧加热发动机因其高比冲、高推力等特点成为当前国际上电火箭研究和应用的热点。本文对电弧加热发动机进行了数值模拟研究。结果表明：对于同一结构尺寸的电弧室，发动机的工作性能随着流量的变化存在着一个最佳值，即最佳工作流量。