大气压低温等离子体射流器件层流特性的模拟研究

摘要

为分析大气压低温等离子体射流的特性,本文建立射流器件二维轴对称模型,利用Comsol软件对层流状态下等离子体射流的连续性方程、N-S方程和对流扩散方程进行耦合求解,分析了不同气体流速、喷口直径及工作气体条件下,喷射气流在空气中的轴向(z)和径向(r)摩尔分数分布,并研究了流速、喷口直径和工作气体对射流特性的影响。模拟结果表明,在层流状态下,可以用He与空气混合的摩尔分数为0.99时的轴向传播长度去估测射流传播的长度,该长度与入射气体流速、喷口直径的平方呈线性关系,即与气体体积流量呈正比,模拟结果与文献中实验结果一致;相同条件下,He、Ne、Ar三种工作气体在轴向上的摩尔分数分布依次增大,它们与空气混合的摩尔分数为0.99时的轴向传播长度依次增加,可推测同等条件下Ar气的射流长度最长。