【技术实现步骤摘要】
磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法
本专利技术涉及磁约束等离子体领域,具体为磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法。
技术介绍
火炮身管承受来自高温燃气的热负荷和压力荷载,内壁面受到高温气体的反复作用会产生烧蚀磨损问题,鉴于磁场作用下的等离子体具有抑制湍流降低表面传热及表面摩擦、对流动造成额外压降的能力,提出了利用磁场控制等离子体的方法,减小身管内壁面受到的烧蚀磨损,降低壁面承受的气体压力,本文对此展开机理性研究,对长直圆筒形管道内的磁约束等离子体流动过程及压力分布进行了数值模拟计算。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,包括以下步骤:S1:计算等离子体流动数值,包括以下步骤:S11:建立等离子体的流体动力模型;S12:湍流模型;S13:无量纲参数;S14:基于FLUENTMHD程序的数值计算模型;S2:磁约束等离子体流动程序的验证与分析,包括以下步骤:S21:等截面圆管流动验证;S22:磁流体动力学效应的验证;S23:磁约束等离子体管流压降的验证;S3:研究磁场对圆筒内等离子体流动与压力的分布,包括以下步骤:S31:计算模型与边界条件;S32:计算结果分析;S4:研究气体导电率对圆筒内磁约束等离子体流动与压力的分布,包括以下步骤:S41:计算模型与边界条件;S42:建立电导率模型;S43:计算结果分析;S5:得出结论。优选的,在S1中,首先给出了等离子体流动的计算方法和数学模 ...
【技术保护点】
1.磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:计算等离子体流动数值,包括以下步骤:S11:建立等离子体的流体动力模型;S12:湍流模型;S13:无量纲参数;S14:基于FLUENT MHD程序的数值计算模型;S2:磁约束等离子体流动程序的验证与分析,包括以下步骤:S21:等截面圆管流动验证;S22:磁流体动力学效应的验证;S23:磁约束等离子体管流压降的验证;S3:研究磁场对圆筒内等离子体流动与压力的分布,包括以下步骤:S31:计算模型与边界条件;S32:计算结果分析;S4:研究气体导电率对圆筒内磁约束等离子体流动与压力的分布,包括以下步骤:S41:计算模型与边界条件;S42:建立电导率模型;S43:计算结果分析;S5:得出结论。
【技术特征摘要】
1.磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:计算等离子体流动数值,包括以下步骤:S11:建立等离子体的流体动力模型;S12:湍流模型;S13:无量纲参数;S14:基于FLUENTMHD程序的数值计算模型;S2:磁约束等离子体流动程序的验证与分析,包括以下步骤:S21:等截面圆管流动验证;S22:磁流体动力学效应的验证;S23:磁约束等离子体管流压降的验证;S3:研究磁场对圆筒内等离子体流动与压力的分布,包括以下步骤:S31:计算模型与边界条件;S32:计算结果分析;S4:研究气体导电率对圆筒内磁约束等离子体流动与压力的分布,包括以下步骤:S41:计算模型与边界条件;S42:建立电导率模型;S43:计算结果分析;S5:得出结论。2.根据权利要求1所述的磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,其特征在于:在S1中,首先给出了等离子体流动的计算方法和数学模型,在此基础上运用感应磁场方法,将反应电磁作用的电磁源项添加到N-S方程组和RNGk-ε湍流两方程中,模拟磁场对导电流体湍流的影响,利用大型计算流体力学软件FLUENT中的MHD用户自定义子程序与FLUENT软件相结合,藕合流场与电磁场,为后续数值模拟磁约束等离子体圆筒流动奠定了基础。3.根据权利要求1所述的磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,其特征在于:在S2中,通过对等截面圆管流动和哈特曼流动进行模拟,验证了等离子体流动数值方法方法及程序的准确性,通过对包含边界层的复杂流场结构进行数值模拟,验证了数值模拟方法在计算湍流方面的性能,针对磁流体动力学效应的数值模拟反映了磁场作用产生的洛伦兹体力对流动的减速作用,验证了程序能够准确反映磁场作用下的边界层结构,此外,进行了不同流量和磁场条件下的压降测量实验,并将实验结果与模拟计算值对比分析,对比结果可以得出,模拟结果与实验测量值相比存在一定的误差,但压力随流量和磁场的变化趋势一致性较好,说明测量结果的可靠和测量技术的可行性,对于造成误差的因素进行了详细的分析,影响压降测量值与理论值间误差的因素主要有压降和流量的测量误差、气体电导率的误差、磁场测量误差,其中,压力和流量的测量导致的误差为试验误差的主要来源。4.根据权利要求1所述的磁控等离子体在圆筒内的流动及压力分布研究方法,其特征在于:在S3中,结合身管结构特点构建了圆筒模型,对常压下等离子体在圆筒中的流动及压力分布进行了三维数值模拟计算,研究了不同磁场强度、磁场方式和对圆筒内等离子体流动特性的影响,...
【专利技术属性】
技术研发人员:毛保全,白向华,李程,徐振辉,刘宏祥,李华,李元超,王之千,
申请(专利权)人:中国人民解放军陆军装甲兵学院,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。