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滑动弧低温等离子体放电特性的数值模拟研究

汪宇 李晓东 余量 严建华

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滑动弧低温等离子体放电特性的数值模拟研究

汪宇, 李晓东, 余量, 严建华

Numerical simulation study on characteristics of gliding arc discharge

Wang Yu, Li Xiao-Dong, Yu Liang, Yan Jian-Hua
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  • 滑动弧等离子体的电弧温度场、电场和导电区域尺寸是确定电子温度、电子密度、化学反应速率以及能量效率的重要参数.对气流量为1.43 L/min和6.42 L/min时50 Hz交流滑动弧放电的电参数进行了测量;用瞬态的电弧模型描述滑动弧的能量传递,并用近似的介质电导率和热扩散系数对模型进行简化,解决了由于电弧结构变化所导致的移动边界问题;模拟求得等离子体的电弧结构、电场强度和动态温度场等参数的演化.其中,电弧电场的模拟值与实验值基本符合,计算得到电弧轴心温度可以达到5700—6700 K.研究结果表明,气流直
    The arc temperature field, electric field and size of conducting zone of gliding arc plasma are important parameters to determine the temperature and density of the electrons, the chemical reaction rates and energy efficiency. Electrical parameters of a 50 Hz ac gliding arc discharge were measured under conditions of two gas flow rates, 1.43 L/min and 6.42 L/min. An instantaneous model which was used to describe the energy transfer of gliding arc discharge was simplified by using an approximate expression for the electrical conductivity and diffusivity of plasma, which ravelled out the moving boundary in the gliding arc simulation resulting from variation of arc structure. The current density, electric field, dynamic temperature field and the structure of ac gliding arc was calculated. The electric field strength from the simulation result of the model was in agreement with the experimental data. According to the calculational result, the temperature on the axis of arc reached as high as 5700—6700 K. It showed the gas flow directly affected the arc structure and current density, thus further affected the electric field strength and temperature distribution. The electric field strength increased firstly and then decreased during a discharge period.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50476058,50976099)资助的课题.
    [1]

    Qiu L, Meng Y D, Ren Y X, Zhong S F 2006 Acta Phys. Sin. 55 5872 (in Chinese) [裘 亮、 孟月东、 任兆杏、 钟少锋 2006 物理学报 55 5872]

    [2]

    Zhang X H, Huang J, Lu X D, Peng L, Sun Y, Chen W, Feng K C, Yang S Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1595 (in Chinese) [张先徽、 黄 骏、 刘筱娣、 彭 磊、 孙 岳、 陈 维、 冯克成、 杨思泽 2009 物理学报 58 1595]

    [3]

    Hao Y P, Yang L, Tu E L, Chen J Y, Zhu Z W, Wang X L 2010 Acta Phys. Sin. 59 2610 (in Chinese) [郝艳捧、 阳 林、 涂恩来、 陈建阳、 朱展文、 王晓蕾 2010物理学报 59 2610]

    [4]

    Liu L Y, Zhang J L, Guo Q C, Wang D Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 2653 (in Chinese) [刘莉莹、 张家良、 郭卿超、 王德真 2010 物理学报 59 2653]

    [5]

    Yu L, Yan J H, Tu X, Li X D, Lu S Y, Cen K F 2008 EPL (Europhysics Letters) 83 45001

    [6]

    Yu L, Li X D, Tu X, Wang Y, Lu S Y, Yan J H 2010 J. Phys. Chem. A 114 360

    [7]

    Fridman A, Nester S, Kennedy L A, Saveliev A, Mutaf-Yardimci O 1999 Prog. Energy Combust. Sci. 25 211

    [8]

    Kuznetsova I, Kalashnikov N, Gutsol A, Fridman A, Kennedy L A 2002 J. Appl. Phys. 92 4231

    [9]

    Pellerin S, Richard F, Chapelle J, Cormier J M, Musiol K 2000 J. Phys. D: Appl. Phys. 33 2407

    [10]

    Lin L, Wu B, Yang C, Wu C K 2006 Plasma Sci. Technol. 8 653

    [11]

    Zhao Y H, Ma Q, Xia W D 2008 Plasma Sci. Technol. 10 65

    [12]

    Phillips R L 1967 Brit. J. Appl. Phys. 18 65

    [13]

    Wu H M, Carey G F 1992 IEEE Trans. Plasma Sci. 20 1041

    [14]

    Dalaine V, Cormier J M, Lefaucheux P 1998 J. Appl. Phys. 83 2435

    [15]

    Guo Z Y, Zhao W H 1986 Electric Arc and Thermal Plasma (Beijing: Science Press) P23 (in Chinese) [过增元、 赵文华 1986 电弧与热等离子体 (北京: 科学出版社) 第13页]

    [16]

    Watanabe T, Atsuchi N, Shigeta M 2007 Thin Solid Films 515 4209

    [17]

    Colombo V, Ghedini E, Sanibondi P 2008 Progress in Nuclear Energy 50 921

    [18]

    Chen X 1993 Heat Transfer and Flow of High-temperature Ionized Gas (Beijing: Science Press) P73 (in Chinese) [陈 熙 1993 高温电离气体传热与流动 (北京: 科学出版社) 第329页]

    [19]

    Li H, Su T, OU Y L, Wang H H, Bai X Y, Chen Z P, Liu W D 2006 Acta Phys. Sin. 55 3506 (in Chinese) [李 弘、 苏 铁、 欧阳亮、 王慧慧、 白小燕、 陈志鹏、 刘万东 2006 物理学报 55 3506]

    [20]

    Sun K, Xin Y, Huang X J, Yuan Q H, Ning Y Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6465 (in Chinese) [孙 恺、 辛 煜、 黄晓江、 袁强华、 宁兆元 2008 物理学报 57 6465]

  • [1]

    Qiu L, Meng Y D, Ren Y X, Zhong S F 2006 Acta Phys. Sin. 55 5872 (in Chinese) [裘 亮、 孟月东、 任兆杏、 钟少锋 2006 物理学报 55 5872]

    [2]

    Zhang X H, Huang J, Lu X D, Peng L, Sun Y, Chen W, Feng K C, Yang S Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1595 (in Chinese) [张先徽、 黄 骏、 刘筱娣、 彭 磊、 孙 岳、 陈 维、 冯克成、 杨思泽 2009 物理学报 58 1595]

    [3]

    Hao Y P, Yang L, Tu E L, Chen J Y, Zhu Z W, Wang X L 2010 Acta Phys. Sin. 59 2610 (in Chinese) [郝艳捧、 阳 林、 涂恩来、 陈建阳、 朱展文、 王晓蕾 2010物理学报 59 2610]

    [4]

    Liu L Y, Zhang J L, Guo Q C, Wang D Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 2653 (in Chinese) [刘莉莹、 张家良、 郭卿超、 王德真 2010 物理学报 59 2653]

    [5]

    Yu L, Yan J H, Tu X, Li X D, Lu S Y, Cen K F 2008 EPL (Europhysics Letters) 83 45001

    [6]

    Yu L, Li X D, Tu X, Wang Y, Lu S Y, Yan J H 2010 J. Phys. Chem. A 114 360

    [7]

    Fridman A, Nester S, Kennedy L A, Saveliev A, Mutaf-Yardimci O 1999 Prog. Energy Combust. Sci. 25 211

    [8]

    Kuznetsova I, Kalashnikov N, Gutsol A, Fridman A, Kennedy L A 2002 J. Appl. Phys. 92 4231

    [9]

    Pellerin S, Richard F, Chapelle J, Cormier J M, Musiol K 2000 J. Phys. D: Appl. Phys. 33 2407

    [10]

    Lin L, Wu B, Yang C, Wu C K 2006 Plasma Sci. Technol. 8 653

    [11]

    Zhao Y H, Ma Q, Xia W D 2008 Plasma Sci. Technol. 10 65

    [12]

    Phillips R L 1967 Brit. J. Appl. Phys. 18 65

    [13]

    Wu H M, Carey G F 1992 IEEE Trans. Plasma Sci. 20 1041

    [14]

    Dalaine V, Cormier J M, Lefaucheux P 1998 J. Appl. Phys. 83 2435

    [15]

    Guo Z Y, Zhao W H 1986 Electric Arc and Thermal Plasma (Beijing: Science Press) P23 (in Chinese) [过增元、 赵文华 1986 电弧与热等离子体 (北京: 科学出版社) 第13页]

    [16]

    Watanabe T, Atsuchi N, Shigeta M 2007 Thin Solid Films 515 4209

    [17]

    Colombo V, Ghedini E, Sanibondi P 2008 Progress in Nuclear Energy 50 921

    [18]

    Chen X 1993 Heat Transfer and Flow of High-temperature Ionized Gas (Beijing: Science Press) P73 (in Chinese) [陈 熙 1993 高温电离气体传热与流动 (北京: 科学出版社) 第329页]

    [19]

    Li H, Su T, OU Y L, Wang H H, Bai X Y, Chen Z P, Liu W D 2006 Acta Phys. Sin. 55 3506 (in Chinese) [李 弘、 苏 铁、 欧阳亮、 王慧慧、 白小燕、 陈志鹏、 刘万东 2006 物理学报 55 3506]

    [20]

    Sun K, Xin Y, Huang X J, Yuan Q H, Ning Y Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6465 (in Chinese) [孙 恺、 辛 煜、 黄晓江、 袁强华、 宁兆元 2008 物理学报 57 6465]

  • [1] 阿西克古, 周勋秀, 张云峰. 雷暴电场对LHAASO观测面宇宙线次级光子的影响. 物理学报, 2024, 0(0): . doi: 10.7498/aps.73.20240341
    [2] 陈锦峰, 朱林繁. 等离子体刻蚀建模中的电子碰撞截面数据. 物理学报, 2024, 73(9): 095201. doi: 10.7498/aps.73.20231598
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-19
  • 修回日期:  2010-05-12
  • 刊出日期:  2011-03-15

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