Введение к работе
Акщальность_работы. Значительные успехи в теоретическом описании электрических дуг в турбулентных потоках были достигнуты работами Б.А.Урюкова и сотрудников, Ю.С.Левитана, А.И.Ивлютина, О.А.Синкевича и В.К.Артемова, ' Н.А.Рубцова и Н.М.Огуречниковой и других авторов. Достаточная ясность в понимании возможностей и ограїшчешюсти описания турбулентных потоков электродуговой плазмы в рамках моделей турбулентности первого порядка и отсутствие таковой относительно моделей второго порядка объясняют актуальность расчетов электрических дуг в турбулентных потоках в рамках i-.-e модели. При этом важно моделирование дуг исследованных экспериментально. Более детальное, чем в простых моделях, описание дуги в спутном турбулентном течении позволяет выяснить многие существенные закономерности физической картины разрядов. Результаты расчетов позволяют делать выводы о характере флуктуации в дуге.
Шли_Е55та состоят в следующем. Г. Изучение возможности применения k-f- модели турбулентности для расчетов характеристик дуги в канале плазматрона, продуваемом турбулентным потоком газа.
-
Модификация и адаптация математической модели основанной на ГОД уравнениях и k-є модели турбулентности для условий рассматриваемого течения электродуговой плазмы.
-
Исследование влияния граничных условий на параметры рассматриваемых разрядов.
-
Численный анализ роли различных физических процессов в дуге в .формировании тепловых, гидродинамических и электрических долей характеристик разряда в турбулентном потоке газа в іканале ,ш чзматрона.
ШШа новизна^ Проведен анализ профилей параметров (t-e [Модели ,в .пристеночной области и возможности их использования іпри -задания граничных условий для расчета внутрешей области ггенегая. Для такого задания предложена процедура определения характеристик турбулентности вблизи стенки.
Результатами расчетов показано, что в условиях стабилизации разряда стенками к~е модель дает хорошее совпадение с данными эксперимента по энерговкладу и потоку тепла в стенку, Численно исследованы характеристики потока и разряда и их.
зависимость от входных условий. Произведен замкнутый расчет разряда в плазматроне, включающий моделирование катода и прикатодшх процессов, предложена оценка потока импульса, передаваемого катодом плазме дуги высокого давления.
Рассчитаны характеристики развитых разрядов с набором расходов газа и токов, для которых имеются данные измерений напряженности электрического поля. Получены критериальные соотношения подобия. Показана возможность описания таких разрядов в рамках предположения о гидродинамической природе флуктуации. Численно исследованы механизмы могущие, предположительно, обеспечить повышенное значение напряженности поля. Выдвигается гипотеза значительной роли шероховатости стенки, в расчете реализована модель шероховатости.
Произведен расчет разряда в канале пористого плазматрона. Шкческая_ценюсть работы. Полученные результаты позволяют рекомендовать использованную модель разряда и штока совместно с процедурой определения параметров у стенки для практических расчетов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании шазматронов и оптимизации режимов их работы.
На_защиту__выносятся1
1. Математическая модель для расчета турбулентных течений в
.канале плазматрона, основанная на мТД уравнениях, отличающая
ся от известных моделей методикой определения параметров к є
Імодели турбулентности вблизи стенки.
2. Модификация ьышеуказанной модели, включающая расчет
Іприкатодной области дуги в канале.
-
Данные расчетов и результаты численного анализа електродугових процессов в турбулентном потоке газа на начальном, Переходном и развитом участках плазматрона, а также в канале р пористым ьдувом газа.
-
Вывод о возможности описания турбулентных явлений в рассмотрении! задачах в рамках предположений о гидродинами-
' веском характере (флуктуации.
б. Вывод о возможности существенного влияния шероховатости ртенок канала на напряженность электрического поля дуги.
АЩ-ЗЗШШ.работы. Результаты работы представлялись на XI Конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Новоси-
бирск, 1989), на Конференциях профессорско-преподавательского состава Киргосуниверситета (Бишкек, 1992, 1993), на IX Международном симпозиуме по сильноточной электронике (Екатеринбург, 1992). Основные результаты опубликованы в работах [1-81.
Стру_ктура_и_дОъсм_раОоты1. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии (73 наименования)." Работа содержит 124 страницы машинописного текста, 67 рисуш ков, 3 таблицы.