磁控等離子體弧溫度場的研究.pdf

1、磁控等離子體弧柔性成形作為一種新的無模加工方法，在多品種、小批量大型板件成形生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景，弧柱品質對磁控等離子體弧柔性成形的質量和效率起著重要作用。因此，對磁控等離子體弧熱力學參數(shù)的診斷就顯得尤為重要。
　　 在國家自然科學基金(50775019)的資助下，本文主要完成了以下工作：
　　 采用光譜診斷法對磁控等離子體弧熱力學參數(shù)進行診斷。首先設計和構建了磁控等離子體弧圖像采集系統(tǒng)的實驗裝置。該裝置由磁控等離子

2、體弧發(fā)生裝置、光學系統(tǒng)、控制和顯示部分組成。通過電荷耦合裝置(CCD)對磁控等離子體弧圖像進行采集，經(jīng)圖像采集卡進行數(shù)據(jù)轉換，由計算機控制、顯示和存儲。
　　 借助MATLAB軟件對獲得的磁控等離子體弧數(shù)字圖像進行了增強處理、去噪處理和形態(tài)特征增強等預處理，獲得了良好的視覺效果和檢測效果，并對磁控前后的等離子體弧特性進行對比分析。在此基礎上選取圖像中具有代表性的第100行數(shù)據(jù)進行平滑和修正處理，并采用直線交點法確定了弧柱邊緣值。

3、本文討論了數(shù)據(jù)曲線的最小二乘擬合階次應滿足的兩個實際條件-滿足給定誤差范圍和盡可能減小波紋震蕩現(xiàn)象，確定了最佳擬合階次的方法。
　　 闡述了非對稱Abel逆變換的數(shù)值計算方法并用檢測函數(shù)驗證了該方法的有效性。在磁控等離子體弧處于局部熱力學平衡(LTE)、光學薄、非均勻的假設條件下，采用YASUTOMO的變量分離法和最小二乘擬合法對非對稱Abel逆變換進行求解，得到了磁控等離子體弧空間發(fā)射系數(shù)與弧柱半徑的關系。然后利用沙哈(Sah

4、a)方程和狀態(tài)方程等方程組計算磁控等離子體弧的粒子數(shù)密度和配分函數(shù)，從而得到了空間發(fā)射系數(shù)與溫度的關系。利用標準溫度法對非等距選取涵蓋弧柱范圍的17行數(shù)據(jù)進行了徑向溫度場計算，從而獲得了弧柱軸向截面的二維溫度場分布。
　　 結果表明，本文所獲得的磁控等離子體弧軸向截面的二維溫度場分布驗證了本文對磁控等離子體弧特性分析的結論。另外，對磁控等離子體弧柔性成形參數(shù)的控制提供了參考依據(jù)，也為進一步求解磁控等離子體弧實際熱源模型創(chuàng)造了良好