Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Математическое моделирование высокочастотных индукционных плазмотронов для обработки дисперсного материала Кхалид, Таха Данок

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кхалид, Таха Данок. Математическое моделирование высокочастотных индукционных плазмотронов для обработки дисперсного материала : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.09.10.- Санкт-Петербург, 1992.- 19 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. Повышение эффективности производства и качества продукции сегодня возможно только за счет применения современных технологических прие'мов.

Все большее значение начинает приобретать новые технологические процессы и установки, основанные на применении низкотемпературной плазмы. Необычайно широкие возможности практического применения низкотемпературной плазмы в технологических процессах объясняются ее свойствами как теплоносителя с высокой концентрацией энергии. С помощью низкотемпературной плазмы сейчас успешно ресаются такие технологические задачи как резка металлов, напыление жаростойких покрытий, наплавка, сфероидизация мзлких частиц, специальная термическая обработка поверхности строительных материалов. Таким образом, в настоящее время определился ряд направлений использования низкотемпературной плазмы в технике.

Наиболее исследованными я пироко распространенными в промышленности в настоящее время являются дугоаыэ и ВЧ плазмотроны. Индукционные плазмотроны по ряду характеристик обладают лучшими показателями по сравнению с дуговыми: чистота плазмы, неограниченный ресурс работы плазмотрона, большой объем плазмы с меньшими градиентами температуры, невысокие скорости истечения плазмы, возможность использования, химически активных веществ в качестве плазмосбразуюшего газа.

С ростем мощностей индукционных плазмотронов а увеличением при атом затрат на натурное экспериментирование, важное значение приобретают теоретические исследования. Исследования с использованием математических моделей обладают рядом особенностей, которые 2 сочетании с исследованиями на натурных объектах позволят повысить эффективность проектирования и качество исследовательских разработок.

Математическое моделирование предоставляет возможность сконцентрировать внимание на некоторых параметрах индукционного плазмотрона и изучить их влияние на процесс, а также взаимосвязь с другими параметрами.

Все вышесказанное убеждает в актуальности разработки математических моделей ВЧИ плазмы, по которым можно рассчитывать двумерные течения и температурные поля плазмы в зависимости от геометрии плазмотрона и его мощностных характеристик. Создание на их основе комплекса прикладных программ и математического обеспечения расчета электрических и тепловых характеристик ВЧИ плазмотронов*

Цель работы. Создание двумерной модели высокочастотного плазмотрона, где все процессы, происходящие в ВЧИ плазмотроне, описывается двумерными уравнениями, исследование методов их решения и создание комплекса программ для их реализации на ЭВМ. В работе реализуются следующие конкретные цели:

Разработка и исследование математической модели, описывавшей двумерные течения, температурные поля а электромагнитные поля в ВЧИ плазмотроне и выявление преимущества данной модели перед другими моделями.

Построение вычислительных алгоритмов, реализующих численное решение модели и использование результатов расчетов при про-2

оптировании л виборе плазменных технологических установок.

Проверка достоверности расчетных результатов путем их сравнения с опубликованными экспериментальными данными и также с данными экспериментов, проведенных на лабораторных установках.

Расчет производительности плазменного факела с учетом массовой загрузки дисперсными частицами и сравнение результатов расчета с экспериментальными.

Практическая ценность. Получена математическая модель, учитывавшая все процессы, происходящие в ЗЧИ плазмотроне в двумерной постановке, и написан набор программ для реализации данной модели и исследования зависимостей температурных я скоростных полей от геометрии плазмотрона, мощности вкладываемой в плазму.

Построенный комплекс программ дает возможность рассчитать электрические и тепловые характеристики ВЧИ плазмотронов, которые необходимы при проектировании высокочастотных генераторов.

Разработана методика расчета загруженной плазменной струи большим количеством твердых частиц в виде порошкового материала. Эта методика позволяет определять точки ввода и начальной скорости частиц, обрабатываемых в плазме, а такке теплообмена мехду частицами и плазмой при обработке различных материалов и фракций.

Методика расчета обработки порошкового материала использовалась для выбора эффективной конструкции установки по переработке периклаза с целью повышения его качества.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались ебшие уравнения теории электромагнитного поля, теории теплопроводности и движения сплошной среды; численные методы решения систем дифференциальных уравнений в частных производных, основанных на кнтегро-интерполяциеннои :; конечнг-разностной дискретизации; методы структурного и модульного программирования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Построена математическая модель высокочастотного индукционного, плазмотрона, которая учитывает двумерные температурный и скоростные поля и также исследует электремагнитную задачу в двумерной постановке с использованием понятия векторного потенциала. Проведен анализ согласованности граничных условий.

  2. Использован новый подход при дискретизации уравнения электромагнитного поля по девятиточечному шаблону, который является развитием ранее применяемого пятиточечного шаблона. Предложен новый подход при решении уравнений описывающих баланс энергии, движения и электромагнитного поля путем их объединения в обобщенную запись. Таким образом решается только однотипное уравнение.

  3. Проведены исследования двумерных полей температуры, течений а электромагнитного поля в зависимости от мощности в разряде, геометрии плазмотрона и расхода газа и сравнение результатов разработанной модели с результатами ранее полученными по квазидвумерной модели.

  4. Разработана методика численного расчета теплообмена между плазмой я дисперсным материалом, которая позволяет проводить эксперимент по выбору рациональных технологий обработки порошкового материала.

Аппобаоия работы. По материалам диссертации делались доклады на научно-технических семинарах кафедры "Электротехника и электроэнергетика" Ленинградского Государственного Технического Университета.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Материал изложен на 132 стр.машинописного текста, в том числе 32 рисунка , 4 таблиц в перечень использованной литературы. 4