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《浙江理工大学》 2010年
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等离子体喷涂射流的数值模拟

胡海燕  
【摘要】: 等离子体射流的研究是等离子体喷涂工艺系统很重要的理论基础,高温等离子体射流的特性直接影响着实际喷涂工艺的质量,对高温等离子体射流的特性的详细研究有助于我们优化各种运用的参数,从而使得工业运用达到最佳的效果。由于等离子体喷枪产生的等离子体射流是一个非常复杂的过程,这就需要做大量的实验,工作量很大,实验过程复杂,难度较大,因此必须借助数值模拟的方式来获取更多的流场信息,来解决等离子体喷涂过程中所遇到的问题。所以,通过数值仿真的方法来模拟等离子体射流的复杂流场对等离子体喷涂工艺有着一定的理论意义和实际价值。 本文针对低温和高温两种等离子体射流,分别利用两种模拟方法FLUENT和自编程对其进行数值模拟。主要包括以下研究内容: 1.介绍了等离子体的基本性质,包括等离子体的几个特征参量:粒子平均间距、朗道长度、经典条件和稀薄条件,等离子体的存在条件,各状态下的状态方程以及宏观方程,为等离子体射流模型的建立提供理论基础。 2.根据等离子体喷涂射流现象,将三维等离子体射流简化为二维轴对称等离子体射流,作出五个基本假设,并在此基础上建立了等离子体射流二维流场的数学控制方程。 3.介绍了商业CFD软件FLUENT的特点和解决问题的策略及步骤,对于低温等离子体射流,利用FLUENT通过改变湍流模型和速度入口边界条件对其进行数值模拟,验证湍流模型和边界条件的合理性。 4.根据二维CE/SE方法的基本思想,推导了求解二维欧拉方程的CE/SE方法及雅可比矩阵,并利用此方法通过自编程对高温等离子体射流场进行数值模拟,分析各物理量的变化规律。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174.4

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘桂凤;涡流空气分级机内气流及气固两相流的数值模拟研究[D];北京化工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 谭灿燊;700MW切圆锅炉混煤燃烧过程的数值模拟[D];重庆大学;2006年
2 张常东;等离子体射流的数值模拟[D];南京理工大学;2007年
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4 李志飞;等离子体增强作用的内弹道过程数值模拟[D];南京理工大学;2008年
5 党兴;等离子喷涂Al_2O_3与ZrO_2及其复合涂层的耐磨性能研究[D];山东大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 陈德淑;汪朝晖;廖振方;;提高喷射式混合器配制水泥浆生产能力的措施[J];地下空间与工程学报;2010年06期
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9 陈文革,丁秉均,张晖;W-La_2O_3电极材料的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2002年04期
10 殷凤良;胡绳荪;高忠林;赵立志;;等离子体电弧数值模拟的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 田章福;曾新吾;;谐振式声波发生器实验研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
2 车蕾;张来斌;马庆春;;基于fluent的含硫气井井喷失控射流的模拟研究[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 刘凯欣;王景焘;张德良;;时—空守恒元解元(CE/SE)方法简述[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
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5 黎林村;夏维东;;电弧等离子体发生器中传热与流动的数值模拟[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
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7 龙血松;彭向和;贾兴豪;;90°弯头内导流片的优化设计[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
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9 杨晖;李根;;等离子喷涂射流脉动产生及原因分析[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
10 吴玉萍;林萍华;王泽华;申明霞;;HVOF喷涂Fe-Cr基涂层的组织特征[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(二)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
6 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
7 朱小林;胶粘物盘式热分散机理与能耗建模研究[D];华南理工大学;2010年
8 闫洁;三维气固两相平板间射流中相间耦合作用的直接数值模拟[D];浙江大学;2009年
9 胡军强;气动—柴油混合动力发动机工作过程研究[D];浙江大学;2009年
10 徐飞;脉冲放电电凝并结合碱液吸收烟气多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
2 陈成;大气压等离子体在处理废气方面的应用与研究[D];长春理工大学;2010年
3 郭强;水下超声速准二维垂直气体射流研究[D];浙江理工大学;2010年
4 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
5 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈林;仿生鳍在船舶减摇中的应用与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 章小松;大功率泥泵空化性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 位莎;船舶封闭式复合材料桅杆风载特性规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘家祥,夏靖波,何廷树;涡流空气分级机分级功能区研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年06期
2 刘家祥,何廷树,夏靖波;涡流空气分级机内湍流涡频谱对其性能的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年05期
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4 张宇,刘家祥,杨儒;涡流空气分级机回顾与展望[J];中国粉体技术;2003年05期
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10 李进春;李双跃;任朝富;李洪;;“L”形涡流分级机导流叶片的数值模拟与试验[J];化工进展;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘鲁宁;;分级机性能的评价[A];第九届全国粉体工程学术会暨相关设备、产品交流会论文专辑[C];2003年
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黎国华;涡轮分级机及其系统的性能研究与分级流场的计算机仿真[D];武汉理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王永;非结构化网格生成技术及在SIMPLE算法中的应用研究[D];天津大学;2005年
2 郭丽杰;涡流空气分级机的流场特性和分散研究[D];北京化工大学;2006年
3 方科杰;基于有限差分法的静电除尘模型数值仿真及开源软件实现[D];浙江大学;2007年
4 谷爱国;车用涡轮增压器蜗壳流场分析[D];吉林大学;2007年
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7 赵先民;水平轴风力机动力特性和流场的数值模拟[D];同济大学;2007年
8 吴波;液力变矩器的三维流场仿真计算[D];吉林大学;2008年
9 杨庆良;涡流空气分级机流场的数值模拟与测量研究[D];北京化工大学;2008年
10 王晓峰;超微粉碎过程粉碎腔流场的研究[D];江南大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 綦海军;立磨选粉机分级流场数值模拟与节能改造研究[D];西南科技大学;2012年
2 王健威;草原灭鼠毒饵喷撒机气力输送系统数值计算与结构优化[D];内蒙古农业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李文艳;电站锅炉煤粉燃烧过程及结渣的数值模拟[D];华北电力大学(北京);2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 张红蓉;湿法脱硫立式圆形吸收塔内过程的数值模拟[D];华北电力(北京)大学;2002年
2 郭菁;电站锅炉煤粉燃烧过程及其NO_x生成的数值模拟[D];华北电力大学(北京);2003年
3 薛景杰;鼓泡式脱硫反应过程试验研究及数值模拟[D];重庆大学;2003年
4 唐晓犇;使用超细粉再燃技术的锅炉炉内过程的数值模拟[D];华北电力大学(北京);2004年
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7 任玉环;CE/SE方法在脉冲爆轰发动机流场计算中的应用[D];南京理工大学;2004年
8 杜洁;传火孔射流复杂波系的研究[D];南京理工大学;2006年
9 张常东;等离子体射流的数值模拟[D];南京理工大学;2007年
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3 种法力;;聚变装置钨涂层面对等离子体材料的性能(英文)[J];中国材料进展;2009年02期
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8 李保新;等离子体喷涂技术在工业搪瓷方面的试验[J];玻璃与搪瓷;1988年05期
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10 邝子奇,代明江,熊国刚,刘敏,邓畅光,周克崧;钼基体上真空等离子体喷涂钨涂层的研究[J];真空科学与技术学报;2005年05期
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2 丁传贤;;等离子体喷涂涂层的研究与应用[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
3 崔颖;林锋;宋希剑;于月光;曾克里;任先京;;热等离子体喷涂涂层模型及模拟方法研究进展[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
4 童洪辉;;等离子体表面处理技术及进展[A];中国真空学会第六届全国会员代表大会暨学术会议论文摘要集[C];2004年
5 崔颖;林锋;宋希剑;于月光;曾克里;任先京;;热等离子体喷涂涂层模型及模拟方法研究进展[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
6 丁传贤;;等离子体喷涂生物陶瓷涂层研究进展[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
7 黄建军;王凡;刘英;江石寿;王喜省;齐冰;;厚膜W/Cu涂层大气高速等离子体喷涂制备及性能研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
8 王国成;刘宣勇;丁传贤;;表面纳米结构对等离子体喷涂氧化锆涂层生物活性的影响[A];2007年上海市医用生物材料研讨会论文汇编[C];2007年
9 杨凯;刘晨光;赵华玉;陶顺衍;丁传贤;;等离子体喷涂Al_2O_3–Cr_2O_3复合涂层耐磨性能研究[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年
10 陈飞;潘腾;邹海霞;周海;;42CrMo表面等离子体喷涂WC-Co涂层性能研究[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年
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1 田阔;直流电弧等离子发生器射流脉动的研究[D];清华大学;2001年
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1 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
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