本文關(guān)鍵詞：熱化學(xué)非平衡流及其輻射現(xiàn)象的實驗和數(shù)值計算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2012年

20kW電弧加熱器數(shù)值模擬及實驗研究

喻明浩  

【摘要】：電弧加熱風(fēng)洞是用于模擬空間飛行器再入大氣層飛行時真實環(huán)境的重要設(shè)備之一,返回式飛行器的熱防護系統(tǒng)性能測試以及防熱材料燒蝕試驗都需要在電弧加熱風(fēng)洞中進行。近年來隨著人們對返回式宇宙飛船、返回式行星探測器的深入研究,對飛行器再入技術(shù)也提出了新的技術(shù)要求。為了準(zhǔn)確獲得飛行器再入大氣層遭遇的空間環(huán)境以及燒蝕材料的防熱特性,需要對電弧加熱器產(chǎn)生的高溫、高焓等離子體流動特性進行深入研究。 本文以20kw電弧加熱器為研究對象,對其柱坐標(biāo)系下二維軸對稱模型進行了數(shù)值模擬和實驗研究。通過對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和流動特點的預(yù)分析,本文選用3-Band輻射模型、多溫度模型、低雷諾數(shù)湍流模型、電場模型對電弧加熱器內(nèi)部等離子體流動進行了數(shù)值模擬,并結(jié)合實驗數(shù)據(jù),對其電弧電壓、碰撞壓力、熱流量的實驗結(jié)果和數(shù)值結(jié)果進行了比較和驗證,二者吻合良好。最后,本文研究了輻射對電弧加熱器溫度分布和換熱過程的影響,通過對逐線積分輻射模型和3-Band輻射模型的比較,首先驗證了3-Band輻射模型的準(zhǔn)確性及優(yōu)良性,隨后結(jié)合3-Band輻射模型對電弧加熱器內(nèi)部高溫氣體的輻射換熱和對流換熱進行了分析和比較,通過數(shù)據(jù)對比充分驗證了輻射模型在高溫氣體熱量輸運過程中的重要地位。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：V416.8;TM924
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