高温部分电离气体湍流与层流射流的引射特性研究

本项目以大气压空气环境中等离子体喷涂等材料加工应用中遇到的问题为背景，采用数值模拟与实验研究相结合的方法，系统地研究温度为万度量级的高温部分电离气体射流对冷环境气体的引射特性，比较湍流和层流高温部分电离气体的冲击射流和自由射流时的结果，揭示其与常温气体射流引射的不同特点。数值模拟研究中将针对气体部分电离、体系高度非等温的特点，考虑气体热力学性质和输运性质随气体成分、特别是随气体温度的大幅度变化，求解相应的控制方程组，获得表征射流特性的环境气体引射量沿射流轴线方向的变化以及射流中温度、速度与浓度的空间分布，分析射流进口温度、流量、基板距离等参数对射流引射量的影响。以多孔壁技术进行高温部分电离气体射流引射量的测量，考察相关参数对测量结果的影响，获取检验数值模拟结果所需的实验数据。探索如何控制射流引射的不利影响、改善等离子体材料加工过程的质量，促进有关技术的发展。