本文關鍵詞：熱化學非平衡流及其輻射現象的實驗和數值計算研究，由筆耕文化傳播整理發布。

《山東大學》 2012年

20kW電弧加熱器數值模擬及實驗研究

喻明浩  

【摘要】：電弧加熱風洞是用于模擬空間飛行器再入大氣層飛行時真實環境的重要設備之一,返回式飛行器的熱防護系統性能測試以及防熱材料燒蝕試驗都需要在電弧加熱風洞中進行。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,對飛行器再入技術也提出了新的技術要求。為了準確獲得飛行器再入大氣層遭遇的空間環境以及燒蝕材料的防熱特性,需要對電弧加熱器產生的高溫、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,對其柱坐標系下二維軸對稱模型進行了數值模擬和實驗研究。通過對其內部結構和流動特點的預分析,本文選用3-Band輻射模型、多溫度模型、低雷諾數湍流模型、電場模型對電弧加熱器內部等離子體流動進行了數值模擬,并結合實驗數據,對其電弧電壓、碰撞壓力、熱流量的實驗結果和數值結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輻射模型的準確性及優良性,隨后結合3-Band輻射模型對電弧加熱器內部高溫氣體的輻射換熱和對流換熱進行了分析和比較,通過數據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。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：V416.8;TM924
【目錄】：

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