电弧螺旋不稳定性理论的简化分析和数值研究

在静电磁流体方程基础上提出了柱状放电弧等离子体的磁螺旋不稳定性的一种新的线性分析方法。通过数量级分析得到了简化扰动能量方程。数值研究了外加轴向磁场、输入功率和弧柱半径外管壁半径相对大小等对电弧不稳定性的影响。     

等离子体放电柱磁螺旋不稳定性的线性理论

在静电磁流体方程基础上,提出了柱状放电电弧等离子体磁螺旋不稳定性的一种新的线性分析方法.通过数量级分析得到的简化扰动能量方程研究了外轴向磁场中阻抗粘滞m=1慢模,解析地给出了全部解和不稳定性增长率.并讨论了外加轴向磁场、弧电流和弧柱半径与外管壁半径相对大小等对电弧不稳定性的影响 关键词：     

外加磁场、电流及弧柱半径对电弧螺旋不稳定性的影响

采用与时间有关的线性微扰理论，研究了存在气流作用下，外加磁场、弧电流以及弧柱半径对电弧螺旋不稳定性的影响，给出了稳定性条件和不稳定性增长率等定量结果. 关键词： 电弧 稳定性 轴向磁场 弧柱半径     

气流对电弧螺旋不稳定性的影响

采用与时间有关的线性微扰理论,研究了气流作用下电弧等离子体的螺旋不稳定性,导出了相应方程和满足的边界条件,给出了临界Maecker’s数和不稳定性增长率等定量结果.计算结果表明,轴向气流对电弧稳定性起重要作用     

气流对电弧螺旋不稳定性的影响

采用与时间有关的线性微扰理论,研究了气流作用下电弧等离子体的螺旋不稳定性,导出了相应方程和满足的边界条件,给出了临界Maecker's数和不稳定性增长率等定量结果.计算结果表明,轴向气流对电弧稳定性起重要作用.     

磁场中电弧等离子体柱的螺旋不稳定性

讨论了具有抛物互形电流分布的电弧等离子体柱在磁场中的不稳定性问题，从磁流体力学方程组出发，推导出电弧柱扰动满足的方程与边界条件，求得了这些方程的解析解，进而导出了在趋中心电流分布情形下电弧运动所满足的微分方程，由此给出了稳定性判据。将所得结果与均匀电流分布情形做了比较，稳定区域增宽，与实验结果相符。     

颗粒与交流电弧等离子体温度场的相互作用

研究了大气压下交流电弧等离子体温度场与入射颗粒的相互作用．在等离子体连续方程、能量方程中增加一项由颗粒直径及能焓变化引起的源项,对方程组进行无量纲化以及对弧柱边界进行迭代解决了交流电弧等离子体的动边界问题．计算了不同的颗粒入射量、颗粒半径、交流频率、初始弧柱半径和有无对流等五种情况．通过对铝颗粒和氩等离子体的计算表明：颗粒和交流电弧等离子体的相互作用对颗粒的加热历程和等离子体温度场都有重要影响．研究结果适用于交流频率范围10—100Hz.这个范围包括了大多数工业用交流电弧的频率. 关键词：     

电弧射流激励器工作特性仿真研究

为了在高超声速飞行器减阻中达到更好的减阻效果,设计了一种电弧射流等离子体激励器。采用有限元法求解非线性多物理方程,对此电弧射流等离子体激励器的工作特性进行了数值模拟,得到了激励器内部的电势、压力、温度和速度分布,综合分析了进气口气体速度、放电电流、激励器管道半径对电势、压力、温度和速度分布的影响。获得了全面的影响规律,通过仿真结果还得到:电弧射流等离子体激励器可产生最高温度为8638 K、最高速度为655 m/s的等离子体射流。当电流20 A,进气速度0.5 m/s,管道半径2.5 mm时,所需功率最小;当电流20 A,入口气体流速5 m/s,管道半径2.5 mm时,出口处平均温度最高;当电流20 A,进口气体速度10 m/s,管道半径2.5 mm时,出口处平均速度最大。并对仿真得到的放电电压进行了实验验证,在等离子体参数相似的情况下,实验结果与仿真结果吻合较好。     

超声场中单气泡的平移和非球形振动

基于摄动理论和广义伯努利方程,推导出单气泡在超声场中径向振动方程、平移方程和气泡形变方程.数值计算这3个方程,可以得到气泡半径、气泡中心的位移和气泡形变随时间的演化图.计算结果表明:当气泡初始半径和驱动声压不变时,气泡中心初始平移速度增大,气泡径向振动几乎不变,但气泡中心位移和形变量增大,气泡非球形振动愈加明显.当初始平移速度比较小时,气泡的R_0-p_a相图中,不稳定区域仅集中在高驱动声压区域.随着气泡中心初始平移速度不断增大,半径和驱动声压均较小的区域开始呈现不稳定性,且整体不稳定空间范围逐渐增大.另外,气泡在声驻波场中不同位置呈现出不同的振动特征.离波腹点越近的气泡,其径向振动幅度越大,但气泡的平移和形变量变化很小,R_0-p_a相图中不稳定性区域平面分数之间的误差小于4%.     

关于用原子半径比讨论A-15相Nb_3Si结构稳定性的商榷

近来接连在一些文献里应用原子半径比讨论A-15相Nb_3Si的结构不稳定性时,混淆了两种涵义不同的原子半径。例如,他们用Hartsough依据Goldschmidt CN12半径所概括出来的半径比判据来讨论A-15相Nb_3Si的结构不稳定性,但在计算化合物Nb_3Si的Nb、Si原子半径比时,却使用了Johnson和Douglass的A-15半径,因而给出了错误的数据和讨论。     

基于二维广义非线性薛定谔方程的逆级联现象

在外部势场和初始空间局部有限振幅脉冲给定的情况下,基于二维广义非线性薛定谔方程i?_tE+p▽²E+[V(x,y)+q|E|²]E=0,研究了波的不稳定性随时间的演化。波的不稳定性演化主要依赖于方程里的群色散系数p=p_r+ip_i和非线性系数q=q_r+iq_i,数值结果发现系统会出现调制不稳定性、波坍缩、逆级联以及整个空间的湍流态。当p=3.5+0.5i,q=8.0+0.9i时,数值结果发现系统在出现部分逆级联之后波场的能量主要聚集在波矢量k空间中半径|k|≥100的短波区域,同时形成了以区域中心为圆心,半径|k|≈100的圆形相对稳定区域。当粘性阻尼系数p_i在[0.1,1.0]时,数值结果发现产生逆级联的部分区域随着p_i(<1.1)的不断增大而逐渐缩小,相对稳定的圆域半径从零开始逐渐增大。因此,粘性系数p_i相当于系统中的一个调节开关,调整它在一定范围(p_i<...     

包含辐射阻尼效应的束流纵向微波不稳定性研究

 包含束团辐射阻尼效应的Fokker-Planck方程是比较完备地描述粒子运动状态的束团分布方程。在Fokker-Planck方程的基础上采用微扰展开方法对纵向微波不稳定性的发生机制及过程进行了分析，并且根据计算结果，研究了辐射阻尼效应对纵向微波不稳定性的影响。在计算中包含了静态的势阱畸变效应。计算结果表明，包含辐射阻尼效应的纵向微波不稳定性阈值高于没有辐射阻尼效应的不稳定性阈值。     

电弧螺旋不稳定性的一个简化线性分析

给出了具有抛物形电导率分布的电弧螺旋不稳定性的一个简化线性分析,得到了显式解析解。在外加均匀磁场情况下,理论结果与实验测量符合得很好。同时计算了由自磁场产生的不稳定性增长率,其结果与先前完全的、复杂计算的结果相一致。     

强流脉冲电弧作用下石墨电极蒸发特性

气体开关电弧的热侵蚀作用是电极损耗的主要成因。石墨电极在电弧作用下发生蒸发并在多次放电后有明显的质量损耗,改变了开关内的气体环境和电极间距,导致开关动作可靠性降低。为研究石墨电极在脉冲电弧冲击下的侵蚀特征,基于开关电弧瞬态扩散特征和石墨材料参数,在弧根区域建立了电弧-电极能量耦合模型,得到了等离子体-固体区域的传热特性。考虑石墨电极的相变特征,计算瞬态热作用下石墨电极的加热范围以及临界相变点,研究瞬态电弧热冲击作用下的石墨电极相变机制。研究结果表明,电弧-电极界面热流主要集中在电弧接触面中心,电弧沉积的能量密度最高可达109 W/m2,石墨在电流上升初期基本处于加热状态,在能量积聚作用下,石墨转变为升华状态,传热强度随半径急剧衰减,蒸发区域略小于电弧半径。通过实验记录了5种开关工况下石墨电极烧蚀形貌和质量损失情况,结果表明,电极质量损失与电弧沉积在电极表面的能量线性相关,近似为0.015 mg/J。研究了电弧关键参数对电极质量损失速率的影响,为延缓电极损耗提供数据支撑。     

考虑栅片烧蚀金属蒸气的栅片切割空气电弧仿真与实验研究

基于磁流体动力学理论(MHD)建立了考虑栅片烧蚀金属蒸气的三维空气电弧模型,对模型灭弧室内的的电弧跑动及切割过程进行了数值仿真与实验研究.在传统的质量,动量,能量守恒方程中引入了金属蒸气浓度方程耦合求解用于描述灭弧室内金属蒸气的对流与扩散.在计算中考虑了金属蒸气对于电弧等离子体热力学参数和输运参数的影响.通过计算获得了电弧运动及切割过程的电弧电压,温度分布,金属蒸气浓度分布,灭弧室内流场变化等,分析了由于金属蒸气存在引起的电弧等离子体电导率的变化在切割过程中对于电弧行为的影响.为了验证仿真模型的有效性,进 关键词： 金属蒸气 空气电弧 仿真分析 电弧切割     

准二维光学系统的调制不稳定性分析

本文利用时间相关的变分法对准二维的非线性薛定谔方程平面波的调制不稳定性进行了研究。在拉格朗日变分的框架下推导出相与振幅的演化方程,进而对线性化扰动方程的解进行了数值模拟,直观地展示了平面波的调制不稳定性。最后通过对能量方程有效势的分析,严格地得到了平面波解调制不稳定的判断准则。     

有两个线性转折点时的绝对参量不稳定性

本文讨论了在弱不均匀等离子体里,当两个参量耦合方程的每一个方程都有一个线性转折点,且此两个线性转折点符号相同时,则此参量不稳定性是绝对不稳定性。解析地得到了参量不稳定性的阈值和增长率的表达式,并与数值结果作了比较,符合得很好。 关键词：     

用莫尔计算机层析技术诊断三维电弧温度场

结合光栅Ｔａｌｂｏｔ效应和莫尔技术，利用有限角计算机层析算法，借助电弧等离子体物理方程，对自由电弧三维温度场进行了诊断研究。     

CH调制靶RT不稳定性增长侧向诊断

流体力学不稳定性是惯性约束聚变中的重要物理问题之一，它直接影响靶丸的压缩效率和点火热斑的有效半径。特别是在激光直接驱动ICF技术路线中，流体力学不稳定性显得更为至关重要。通过分解实验，研究流体力学不稳定性的发展规律进而探索抑制流体力学不稳定性发展的途径，是ICF实验研究中的重要一环。本轮实验利用X射线针孔辅助点投影技术，通过侧向诊断方法，观测了CH平面调制靶在激光直接驱动下的不稳定性演化过程。     

用正交光路全息干涉CT技术重建电弧等离子体三维温度场

本文利用正交光路全息干涉技术和计算机有限角层析算法,借助电弧等离子体物理方程,对非对称电弧等离子体三维温度场的诊断进行了研究.