Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu lý thuyết về dòng chảy thủy động lực học trong các thiết bị plasma nhiệt
Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi tập trung thảo luận về plasma nhiệt được tạo ra bởi hồ quang điện. Do tính di động của electron, năng lượng được chuyển giao qua hiệu ứng Joule đến khí dẫn đến nhiệt độ khoảng 10 000 K. Plasma nhiệt được sử dụng rất nhiều trong các quá trình như phun phủ, cắt, hàn, xử lý chất thải và cũng xuất hiện trong nhiều tình huống như trong các hệ thống ngắt mạch: cầu chì cao áp và thấp áp hoặc trong các hiện tượng tự nhiên: sét đánh. Để cải thiện các quá trình plasma nhiệt, cần phải hiểu rõ hơn về môi trường. Mô hình hóa số hiện nay được sử dụng rộng rãi để phân tích và dự đoán hành vi của hồ quang và các dòng chảy thủy động lực học nhằm cải thiện các quá trình plasma nhiệt. Nhờ vào sự gia tăng hiệu suất máy tính và sự sẵn có của các mã động lực học chất lỏng thương mại, mô hình 2D chủ yếu được phát triển vào những năm 80 và 90 đã dần dần được thay thế trong vài năm qua bằng các mô hình 3D. Nhưng liệu có thực sự cần thiết phát triển các mã như vậy khi xem xét sự gia tăng độ chính xác so với sự gia tăng thời gian CPU và mức độ giả định? Để cung cấp một số yếu tố cho cuộc thảo luận, chúng tôi so sánh trong phần đầu tiên hai điều kiện vật lý: một dựa trên dòng chảy tiêm và cái còn lại dựa trên sự gắn kết của hồ quang, sử dụng các mô hình 2D và 3D. Tính hợp lệ của mô hình 2D sau đó được nghiên cứu. Trong phần thứ hai, chúng tôi minh họa thông qua các ví dụ sự cần thiết của việc sử dụng các mô hình 3D do sự phức tạp trong các cấu hình. Cuối cùng, độ khó của việc xác thực các mô hình 3D được nhấn mạnh.
Từ khóa
#plasma nhiệt #hồ quang điện #mô hình 2D #mô hình 3D #phân tích dòng chảy thủy động lực họcTài liệu tham khảo
Fluent Inc.: FLUENT Users’s Manual. Lebanon, New Hamsphire 1996.
S. V. Patankar: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. McGraw-Hill, New York 1980.
K. C. Hsu, K. Etemadi, E. Pfrnder: J. Appl. Phys. 54 No. 3 (1983) 1293.
F. Lago, J. J. Gonzalez, P. Freton, A. Gleizes: J. Phys. D; Appl. Phys. 37 (2004) 883–897.
M. Bouaziz, M. Razafinimanana, J. J. Gonzalez, A. Gleizes: J. Phys. D; Appl. Phys. 31 (1998) 1570–1577.
J. J. Gonzalez, M. Bouaziz, M. Razafinimanana: Plasma Sources Science and Technology 6 (1997) 20–28.
J. J. Gonzalez, P. Freton, A. Gleizes: “Comparison between two and three dimensional models: gas injection and arc attachment”, J. Phys. D.; Appl. Phys. 35 (2002) 3181–3191.
A. Gleizes, J. J. Gonzalez, P. Freton: “Thermal Plasma modelling” J. Phys. D.; Appl. Phys. (2005) 153–183.
C. Ping X, E. Pfender, X. Chen: J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) 1084.
C. Baudry, G. Mariaux, A. Vardelle, C. Delalondre, E. Meillot: ISPC16; Ed. d’Agostino (Bari, Italy) electronic version, (2003) paper 558.
G. Delluc, G. Mariaux, A. Vardelle, P. Fauchais, B. Pateyron: ISPC16; Ed. d’Agostino (Bari, Italy) electronic version (2003).
G. Delluc, H. Ageorges, B. Pateyron, P. Fauchais: “Fast modelling of plasma jet and particle behaviors in spray condition” VIIIth Symposium on Thermal Plasma Processes; TPP8 France (Strasbourg) (2004)
B. Swierczynski, J. J. Gonzalez, P. Teulet, P. Freton, A. Gleizes: “Advances in low voltage circuit breaker modelling”. J. Phys. D; Appl. Phys. 37 (2004) 595–609.
T. Daube, H. Stammberger, M. Anheuser, C. Dehning: 3D simulation of a low-voltage switching arc based on MHD equations. XIVth Symposium on Physics of Switching Arc; FSO Czech Republic (Brno) (2001) 45–50.
J. J. Gonzalez, F. Lago, P. Freton, M. Masquère, X. Franceries: “A numerical modelling of an electric arc and its interaction with the anode: Part II. The 3D model—Influence of external forces on the arc column”, J. Phys. D.; Appl. Phys. 38 (2005) 306–318.
A. Blais, P. Proulx, M. I. Boulos: “Three-dimensional numerical modelling of a magnetically defected dc tansferred arc in argon.” J. Phys. D; Appl. Phys. 36 (2003) 488–496.
J. J. Gonzalez, P. Freton, M. Masquere, X. Franceries, F. Lago “Plasma heat transfer: inverse methods for optimizing the measurements”. Journal of High Temperature Material Processes 9 issue 4 (2005) 597–604.
X. Franceries, P. Freton, J. J. Gonzalez, F. Lago, M. Masquère: “Tomographie reconstruction of 3D thermal plasma systems: a feasibility study” J. Phys. D.; Appl. Phys. 38 (2005) 3870–3884.