大氣壓下空氣電弧組分與折射率計(jì)算及其在莫爾偏折中的應(yīng)用.pdf

1、大氣等離子體作為一種常見(jiàn)的等離子體，以其低成本、易生成等優(yōu)點(diǎn)在材料加工、冶金切割、熔斷焊接以及醫(yī)療殺菌等方面有著廣泛應(yīng)用。本文基于Eindhoven模型，結(jié)合Giuliano提出的配分函數(shù)計(jì)算方法對(duì)大氣等離子體的組分和折射率進(jìn)行了計(jì)算，并基于莫爾偏折對(duì)大氣電弧進(jìn)行了溫度診斷。
　　配分函數(shù)是關(guān)系組分結(jié)果是否準(zhǔn)確的重要參數(shù)。本文采用Giuliano分組法計(jì)算了大氣等離子體的原子及離子配分函數(shù)，并且與傳統(tǒng)的半經(jīng)驗(yàn)延展法結(jié)果對(duì)比，論證了

2、使用Giuliano分組法代替半經(jīng)驗(yàn)延展法在本文論述條件下的可行性;分子方面，本文采用了Mayer提出的簡(jiǎn)化計(jì)算方法計(jì)算了大氣等離子體分子及其離子的配分函數(shù)，并與莫爾斯勢(shì)能法進(jìn)行了比較，論證了使用Mayer簡(jiǎn)化法代替莫爾斯勢(shì)能法在本文論述條件下的可行性。
　　組分是對(duì)大氣等離子體光學(xué)參數(shù)及溫度分布進(jìn)行研究的前提。本文基于Eindhoven模型對(duì)大氣等離子體組分進(jìn)行了計(jì)算，其中，Giuliano提出的分組法被應(yīng)用于配分函數(shù)的計(jì)算中，

3、極大程度地簡(jiǎn)化了Eindhoven方程組的階數(shù)，同時(shí)，使用了兩種簡(jiǎn)化配分函數(shù)算法計(jì)算出了它們各自的組分值。在格拉斯通戴爾公式的基礎(chǔ)上，依據(jù)統(tǒng)一的折射率計(jì)算模型，計(jì)算得到了折射率溫度曲線。同時(shí)對(duì)比了考慮離子對(duì)折射率貢獻(xiàn)與否對(duì)最終折射率結(jié)果造成的差異，并給出了忽略離子的溫度適用范圍。
　　實(shí)驗(yàn)方面，搭建了莫爾偏折實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用以測(cè)量大氣電弧等離子體的折射率分布。通過(guò)將折射率分布與不同配分函數(shù)處理方法計(jì)算的折射率溫度曲線進(jìn)行反演，得到了大

4、氣電弧的溫度分布。另一方面，搭建了光譜分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)大氣電弧進(jìn)行溫度測(cè)量，從側(cè)面印證了莫爾偏折實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　最終本文對(duì)不同配分函數(shù)處理方法得到的折射率溫度曲線及溫度分布進(jìn)行了對(duì)比分析，得到了不同配分函數(shù)處理方法各自的適用范圍。結(jié)果表明，三種配分函數(shù)處理方法在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓12000K以下都能夠進(jìn)行較為準(zhǔn)確的溫度診斷。在折射率方面，采用簡(jiǎn)化比值法的結(jié)果僅在溫度低于8600K與17040K-21410K間和分組法的結(jié)果誤差小于