電熔爆等離子體電弧的模擬仿真.pdf

1、電熔爆技術(shù)是我國一項完全擁有自有知識產(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。在電熔爆加工中各加工工藝參數(shù)對電熔爆加工效果的影響較大，且電弧加工區(qū)域的溫度高達上千度，這些給相關(guān)的試驗增加了一定的難度，而試驗的高成本、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。本文主要對電熔爆等離子體電弧進行數(shù)值模擬。隨著計算機技術(shù)和模擬仿真計算理論的不斷發(fā)展

2、，將現(xiàn)代計算機仿真技術(shù)引入到電熔爆技術(shù)的深入研究中，可適當(dāng)降低試驗研究的盲目性，為試驗研究提供一定的研究基礎(chǔ)，這將能更好地促進電熔爆技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
　　本文在對電弧基本知識、電弧形成原理、等離子體傳熱與流動等知識進行學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，將三大守恒定律與磁流體動力學(xué)控制方程相結(jié)合，考慮自磁力對電弧行為的影響，建立電熔爆電弧等離子體的二維數(shù)學(xué)模型。針對實際加工情況，詳細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軟件對電熔爆技術(shù)加工過程中產(chǎn)生的等離子體電弧進行數(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。進一步研究電流強度、進氣速度等參數(shù)對電弧、電弧對稱軸、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：電流強度對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；進氣速度