电感耦合氩等离子体中的碰撞截面和输运系数

本文计算了电感耦合氩等离子体中各碰撞截面及电导、热导、扩散和粘滞系数。指出热导在能量传递中起着重要作用,双极扩散则会造成冷等离子体区拥有比局部热平衡值大得多的电子密度。更重要的是,计算表明:三体复合和超弹性碰撞会导致冷等离子体区出现大量的高能电子,这种电子速度分布对Maxwell分布的偏离对作为发射光谱光源的等离子体的激发性质有着特殊的重要意义。 关键词：     

密等离子体Ni-like金离子双电子复合的理论研究

以碰撞-辐射模型为基础,推导了含电子密度修正的双电子复合速率系数计算公式.以类镍金离子为例,计算并讨论了密等离子体中辐射衰变发生在3d-5f的总双电子复合速率系数.     

密等离子体Ni—like金离子双电子复合的理论研究

以碰撞-辐射模型为基础，推导了含电子密度修正的双电子复合速率系数计算公式。以类镍金离子为例，计算并讨论了密等离子体中辐射衰变发生在3d-5f的总双电子复合速率系数。     

格子Boltzmann方法模拟自然对流作用下融化传热过程

建立自然对流作用下融化的格子Boltzmann双分布函数模型,根据非线性对流扩散方程的格子Boltzmann模型理论提出一个新的表征融化温度场的分布函数演化方程,并通过变松弛时间方法处理固液两相变热物性传热问题.应用模型对热传导融化及自然对流融化特别固液变热物的融化过程进行模拟.模拟结果与分析解、经典的关联式结果吻合较好,模型的正确性得到了验证.模拟结果表明,自然对流对融化传热过程有着重要的影响,此外固相热传导也对融化传热、融化速率及固液两相温度分布都有一定影响.     

不同气体组分的PS-PVD射流光谱诊断

采用发射光谱分析不同气体组分的等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)射流,通过Abel转换得出射流径向各点处的光谱强度,比较和分析射流中不同气体的成分分布。采用多谱线斜率法研究不同气体组分的射流在径向距离上电子温度的变化,通过H_β谱线的stark展宽计算径向上电子密度的分布。结果表明：Ar/H₂气体中,H₂在焰流中心区域(0～30 mm)分布较为均匀,但在焰流中心稍靠外的区域(30～60 mm)随着径向距离的增加而增加;加入He后,Ar和H₂在焰流中心处浓度较低并在一定范围内随着径向距离的增加而增加,He往焰流中心聚集;不同气体组分的电子温度和电子密度随着径向距离的增加而降低,同时受到H₂和He的影响。     

高气压空气环状感性耦合等离子体实验研究和参数诊断

等离子体的电子密度分布, 电子碰撞频率分布, 覆盖面积, 厚度是影响其覆盖目标电磁散射特征的关键属性. 对此, 本文开展了在20 cm×20 cm×7 cm石英腔内感性耦合等离子体(ICP)的放电实验, 观察了在高气压条件下, 空气ICP的环形放电形态, E-H模式跳变现象和分层结构, 测量了其电负性核心区和电正性边缘区宽度和厚度随功率、气压的变化趋势, 并通过COMSOL Multiphysics对平板线圈磁场强度分布的分析和电负性气体扩散理论给予上述现象合理的解释, 同时, 利用微波透射干涉法测量了核心区域的电子密度随功率和气压的变化曲线, 利用理论模型计算了边缘区域的电子密度分布, 最后通过辅助气体Ar发射谱线的玻尔兹曼图形法得到了核心区和边缘区的电子激发温度.     

傅里叶变换法计算焊接电弧光谱Stark展宽研究

利用电弧光谱,采用Stark展宽法计算电子密度是测量等离子体电子密度最有效、最准确的方法。而如何从众多展宽机制复合的谱线中分离出Stark展宽是应用Stark展宽法的难点。利用傅里叶变换从测得的光谱线形中分离出Lorentz线形,从而准确获得Stark展宽,并且计算了TIG焊电弧等离子体电子密度的分布。这种方法不需要准确测量电弧温度,不需要测量仪器展宽并且对数据有去噪作用。计算结果表明：在轴线上,TIG焊电弧电子密度随着离钨极距离的增大而减小,变化范围在1.21×1017~1.58×1017 cm-3之间;在径向,电子密度随离轴距离的增大而降低,在靠近钨极区域具有离轴最大的性质。     

大功率YAG激光-MAG复合热源的光谱诊断与分析

大功率YAG激光-MAG复合热源具有广泛的工业应用前景,其等离子体状态的诊断对于指导复合热源发展方向、优化复合参数具有重要意义。通过建立的中空探针光谱扫描系统,采用荷兰Avaspec-FT-2快速数字光谱仪,横向扫描焊接电弧等离子体,采集YAG激光-MAG复合等离子体不同空间位置的光谱;通过计算得到其特定辐射谱段的空间分布,对比激光复合前后等离子体辐射的变化;并结合高速摄像照片,探讨其耦合机理。进一步选取特定谱线(FeⅠ),采用Boltzmann图法对复合热源等离子体的空间电子温度进行计算;研究结果表明,YAG激光-MAG电弧复合后,等离子能量更靠近熔池,集中作用于焊接试板,其能量作用区域展宽;在电弧中心区造成电子温度上升。     

燃烧室出口辐射对气膜冷却传热影响研究

燃气轮机高温透平中包含对流/导热/辐射等复杂传热现象。本文依托高温流热固耦合实验台,提出燃烧室与透平联合计算的方法,采用数值模拟和实验对比的方式分析了平板气膜冷却的对流/导热/辐射传热特性。同时研究了不同燃气吸收系数以及不同进口辐射条件对于平板气膜冷却的表面温度分布的影响。结果表明:辐射传热是燃气轮机首级高温叶片传热特性的重要影响因素,辐射传热使得实验平板温度抬升50～70 K,燃烧室/透平联合计算方法有效地分析了燃烧室出口辐射强度对高温平板气膜冷却辐射传热的影响;高温燃气辐射特性对于平板温度分布具有明显影响。     

Ni27+离子Ka和Kβ型衰变的双电子复合速率系数的计算

用HFR波函数对低密度类氢Ni27+等离子体与电子相互作用的KLn和KMn共振激发的双电子复合过程进行了细致的理论计算研究.根据可能的重要辐射衰变通道,分析了Ni27+等离子体Ka型和Kβ型辐射衰变的双电子复合速率系数随旁观电子主量子数n和轨道角动量量子数1与电子温度的变化行为,计算了Ni27+等离子体双电子复合过程的总速率系数.研究结果表明,在低密度条件下,Ka型和Kβ型辐射衰变的分支双电子复合速率系数与旁观电子主量子数n和轨道角动量量子数1有重要关系,前者的分支速率系数远大于后者.     

键合界面阻抗对VCSEL的电、热学特性的影响

采用一电阻层来表征键合界面处的阻抗.通过求泊松方程、电流密度方程、载流子扩散方程以及有源层结压降方程自洽解的方法，计算了VCSEL的电势分布，进而求解热传导方程，得到VCSEL的温度分布.详细分析了键合界面阻抗对晶片键合结构垂直腔面发射激光器内部的电势分布、温度分布以及有源层中的注入电流密度、载流子浓度、结压降和温度沿径向分布的影响.     

13.56 MHz/2 MHz柱状感性耦合等离子体参数的对比研究

通过Langmuir双探针和发射光谱诊断方法,对比研究了驱动频率为13.56 MHz和2 MHz柱状感性耦合等离子体中电子密度和电子温度的径向分布规律.结果表明:在高频和低频放电中,输入功率的增加对等离子体参数产生了不同的影响,高频放电中主要提升了电子密度,低频放电中则主要提升了电子温度.固定气压为10 Pa,分别由高频和低频驱动时,电子密度的径向分布均为"凸型".而电子温度的分布差异比较明显,高频驱动时,电子温度在腔室中心较为平坦,在边缘略有上升;低频驱动时,电子温度随径向距离的增加而逐渐下降.为了进一步分析造成这种差异的原因,在相同放电条件下采集了氩等离子体的发射光谱图,利用分支比法计算了亚稳态粒子的数密度,发现电子温度的径向分布始终与亚稳态粒子的径向分布相反.继续升高气压到100 Pa,发现不论高频还是低频放电,电子密度的径向分布均从"凸型"转变为"马鞍形",较低气压时电子密度的均匀性有了一定的提升,但低频的均匀性更好.     

交变热流下燃烧室外对流传热特性数值研究

采用数值计算对水对流换热边界下天然气燃烧及外部对流传热特性进行了研究。研究了相同燃烧功率不同水入口流速下燃烧及传热特性,得到各个区域交界面温度分布及燃烧室内辐射换热与对流换热占总换热量比例。对天然气高温空气燃烧技术在工业锅炉等设备上的应用具有很好的指导意义。     

带轴向温控仪的金属蒸气激光管径向温度场分析

对带轴向温控仪的金属蒸气激光放电管,建立了描述放电管径向温度场的简单数学模型.给出了由热辐射和热传导引起的径向温度变化的解析表达式,计算分析了轴向温控仪对激光管管壁温度和径向温度分布的作用机制.结果表明轴向温控仪可在一定范围内独立调节放电管管壁温度和减小激光管的径向温度梯度,可有效提高激光器运转效率和稳定性.     

金激光等离子体冕区电离态特性研究

 提出一种测量金激光等离子体电荷态分布与平均电离度的X射线光谱学诊断方法。该方法基于稳态碰撞-辐射近似，考虑电子离子直接碰撞激发与双电子复合两种激发态布居方式，建立了金M带5f-3d跃迁组辐射总强度与离子态分布的耦合方程。根据实验测量的金平面靶激光等离子体冕区辐射的5f-3d跃迁线系的强度分布，诊断得到了金激光等离子体的电荷态分布与平均电离度。此外，还分析了电子温度、电子密度以及双电子复合过程对电荷态分布及平均电离度诊断的影响，并将实验诊断结果与辐射流体力学理论模拟结果及离化平衡动力学计算结果进行了对比分析。结果表明：实验诊断结果与基于CRE近似的离化平衡动力学计算结果近似；当电子温度高于1.5 keV时，双电子复合过程对电离度的诊断结果影响较小。     

Ni27+ 离子Kα和Kβ 型衰变的双电子复合速率系数的计算

用HFR波函数对低密度类氢Ni²⁷⁺等离子体与电子相互作用的KLn和KMn共振激发的双电子复合过程进行了细致的理论计算研究.根据可能的重要辐射衰变通道，分析了Ni²⁷⁺等离子体Kα 型和Kβ 型辐射衰变的双电子复合速率系数随旁观电子主量子数n和轨道角动量量子数l与电子温度的变化行为，计算了Ni²⁷⁺等离子体双电子复合过程的总速率系数.研究结果表明，在低密度条件下，Kα 型和Kβ型辐射衰变的分支双电子复合速率系数与旁观电子主量子数n和轨道角动量量子数l有重要关系，前者的分支速率系数远大于后者. 关键词： 27+离子')" href="#">Ni²⁷⁺离子 Kα型和Kβ型辐射衰变')" href="#">Kα型和Kβ型辐射衰变 双电子复合 速率系数     

非等温竖壁的自然对流与辐的复合换热

采用数值计算与差分干涉方法,对非等温竖壁的自然对流与辐射的复合换热进行了理论和实验研究,由于冷凝器水平排管的影响,竖壁温度沿高度产生周期性变化;局部对流换热系数呈起伏振荡和下降分布,水平排管的间距对局部对流换热系数有明显的影响,辐射换热的存在使得竖壁平均温度降低;在Ra=2.5×10~7-5.0×10~8,s/d=6-16范围内,辐射换热量的份额随Gr数的增大而有所增加,给出了计算非等温竖壁平均换热系数的准则关系式,为设计该类冰箱背壁散热提供了依据。     

EAST纵场线圈在稳定状态下热负荷的计算

文章分析了EAST托卡马克核聚变装置在正常运行情况下产生的各种热负荷。计算过程考虑了核热沉积以及热传导、热辐射、对流引起的换热过程。其中稀薄气体对流热、辐射热和核沉积热是热负荷的重要组成部分。这些结果对于分析整个液氦系统消耗量,降低低温系统的成本有着重要的作用。     

激光照射有限尺寸高反射光学元件的温度*场

采用格林函数法,考虑径向边界条件和对流热损失,理论上求解了有限尺寸高反射光学元件在激光作用下的热传导方程,获得了样品内的温度场分布。为验证所求解,模拟计算了不同光斑形状和光斑尺寸激光束照射下样品的温升曲线,并与有限元数值计算结果进行了比较,获得了较好的一致性,讨论了此精确物理模型中不同热交换系数对激光束照射下光学薄膜样品温升的影响。结果表明:热交换系数越大,样品内的温度分布越趋于平衡。     

千瓦级掺Yb3+双包层光纤激光器的热分析

针对千瓦级Yb3+光纤激光器的特殊结构,在同时考虑光纤表面的对流换热和辐射换热条件下建立了热传递模型和一维稳态传热方程.结合该稳态传热方程和光纤激光器的速率方程,数值模拟了正向泵浦1 000 W和双端泵浦两端各500 W的条件下沿光纤纵向和径向的温度分布.计算结果表明,双端泵浦的温度分布比正向泵浦的均匀,且光纤中的最高温度比正向泵浦时下降了135.9℃.将考虑辐射换热时光纤的温度分布和忽略辐射换热时的结果进行对比,后者的温度比前者高得多,表明辐射换热是光纤激光器非常重要的换热方式.最后,分析了双端泵浦以及光纤长度不变的条件下纤芯半径、包层半径以及表面传热系数对光纤内温度分布的影响.结果表明纤芯半径不会影响光纤表面温度,而加大表面传热系数以及增大包层半径可以有效地降低光纤表面及内部温度.