20kW电弧加热器数值模拟及实验研究

发布时间：2016-09-04 16:21

  本文关键词：热化学非平衡流及其辐射现象的实验和数值计算研究，由笔耕文化传播整理发布。

《山东大学》 2012年

20kW电弧加热器数值模拟及实验研究

喻明浩  

【摘要】：电弧加热风洞是用于模拟空间飞行器再入大气层飞行时真实环境的重要设备之一,返回式飞行器的热防护系统性能测试以及防热材料烧蚀试验都需要在电弧加热风洞中进行。近年来随着人们对返回式宇宙飞船、返回式行星探测器的深入研究,对飞行器再入技术也提出了新的技术要求。为了准确获得飞行器再入大气层遭遇的空间环境以及烧蚀材料的防热特性,需要对电弧加热器产生的高温、高焓等离子体流动特性进行深入研究。 本文以20kw电弧加热器为研究对象,对其柱坐标系下二维轴对称模型进行了数值模拟和实验研究。通过对其内部结构和流动特点的预分析,本文选用3-Band辐射模型、多温度模型、低雷诺数湍流模型、电场模型对电弧加热器内部等离子体流动进行了数值模拟,并结合实验数据,对其电弧电压、碰撞压力、热流量的实验结果和数值结果进行了比较和验证,二者吻合良好。最后,本文研究了辐射对电弧加热器温度分布和换热过程的影响,通过对逐线积分辐射模型和3-Band辐射模型的比较,首先验证了3-Band辐射模型的准确性及优良性,随后结合3-Band辐射模型对电弧加热器内部高温气体的辐射换热和对流换热进行了分析和比较,通过数据对比充分验证了辐射模型在高温气体热量输运过程中的重要地位。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：V416.8;TM924
【目录】：

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本文编号：109034