電熔爆等離子體電弧的模擬仿真.pdf

1、電熔爆技術(shù)是我國一項(xiàng)完全擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬加工新工藝，其宏觀表現(xiàn)為高能電弧的熱作用，該技術(shù)在加工效率、可加工材料等方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)。在電熔爆加工中各加工工藝參數(shù)對(duì)電熔爆加工效果的影響較大，且電弧加工區(qū)域的溫度高達(dá)上千度，這些給相關(guān)的試驗(yàn)增加了一定的難度，而試驗(yàn)的高成本、高難度在一定程度上阻礙了相關(guān)工藝參數(shù)的制定，并且阻礙了電熔爆技術(shù)研究的長足發(fā)展。本文主要對(duì)電熔爆等離子體電弧進(jìn)行數(shù)值模擬。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和模擬仿真計(jì)算理論的不斷發(fā)展

2、，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到電熔爆技術(shù)的深入研究中，可適當(dāng)降低試驗(yàn)研究的盲目性，為試驗(yàn)研究提供一定的研究基礎(chǔ)，這將能更好地促進(jìn)電熔爆技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
　　本文在對(duì)電弧基本知識(shí)、電弧形成原理、等離子體傳熱與流動(dòng)等知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，將三大守恒定律與磁流體動(dòng)力學(xué)控制方程相結(jié)合，考慮自磁力對(duì)電弧行為的影響，建立電熔爆電弧等離子體的二維數(shù)學(xué)模型。針對(duì)實(shí)際加工情況，詳細(xì)給出了模型的控制方程組和邊界條件的數(shù)值處理；采用自由電弧模型驗(yàn)證了模

3、型和開發(fā)程序的正確性，基于用戶定義的FLUENT軟件二次開發(fā)技術(shù)，利用CFD軟件對(duì)電熔爆技術(shù)加工過程中產(chǎn)生的等離子體電弧進(jìn)行數(shù)值模擬，研究并分析了等離子體電弧的電磁場分布、溫度場分布、速度場分布等一系列結(jié)果。進(jìn)一步研究電流強(qiáng)度、進(jìn)氣速度等參數(shù)對(duì)電弧、電弧對(duì)稱軸、陽極表面的速度場、壓力場、電場、溫度場等相關(guān)特性的影響。研究結(jié)果表明：電流強(qiáng)度對(duì)電弧和陽極表面各物理場的影響較大，加工電流的增加在一定程度上有利于電熔爆材料蝕除率的提高；進(jìn)氣速度