Non-Equilibrium Effects in High Pressure, High Intensity Arcs

高压、高强度电弧中的非平衡效应

基本信息

  • 批准号:
    0225962
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-12-01 至 2006-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It has been discovered that a cold gas flow parallel to the anode surface can lead to a stable attachment with an enlarged non-equilibrium region between the luminous arc plasma and the anode surface. The current flow to the anode appears to be distributed over a relatively large area, thus drastically reducing the anode heat flux. In this study, this type of arc attachment, in which a constrictor-stabilized arc attaches to an anode perpendicular to the arc axis with a cold gas flow parallel to the anode surface, is investigated. The enlarged non-equilibrium region between the anode and the arc column is characterized with a newly developed data analysis technique using Thomson scattering of laser radiation to determine the electron temperature and density distributions. Measurements with a Langmuir probe imbedded in the anode provide values for the same quantities at the anode surface allowing determination of the current density distribution, and heat-flux probe measurements give the heat-flux distribution at the anode surface. A parallel modeling effort using a three-dimensional finite-volume code for a non-equilibrium plasma provides insight into the physical processes in this non-equilibrium region including a mapping of the electric field strength. Both kinetic and composition non-equilibrium are considered, and a self-consistent treatment for diffusion is used.Broader impactHigh intensity arcs have attracted considerable interest for materials processing because they can provide high fluxes of electrons, ions, or other radicals. However, because the arc plasma is usually close to equilibrium, these fluxes are usually coupled with high heat fluxes, limiting their usefulness for processing applications. Furthermore, electric arcs frequently operate in an unstable manner, and the high heat fluxes lead to erosion of the electrodes, limiting the life of arcing devices. This study addresses the problems of the high heat fluxes associated with the benefits of high electron densities in electric arcs. Two aspects of this investigation are expected to lead to results of practical importance. One is the generation of larger non-equilibrium plasma volumes that can be used for surface treatment or bulk chemical processing. The second is the existence of a wide-area diffuse attachment for high-intensity arcs with apparently low heat-flux densities and, consequentl
研究发现,平行于阳极表面的冷气流可以使发光弧等离子体与阳极表面之间的非平衡区扩大,从而形成稳定的附着区。流向阳极的电流似乎分布在相对较大的区域上,因此极大地减少了阳极的热通量。在本研究中,研究了这种类型的电弧附着,即收缩稳定的电弧附着到垂直于电弧轴的阳极上,并使冷气流平行于阳极表面。利用激光辐射的汤姆逊散射来确定电子温度和密度分布的数据分析技术,表征了阳极和弧柱之间扩大的非平衡区。通过在阳极中嵌入朗缪尔探头的测量,可以在阳极表面提供相同数量的值,从而可以确定电流密度分布,而热通量探头测量可以给出阳极表面的热通量分布。使用三维有限体积代码对非平衡等离子体进行的并行建模工作提供了对该非平衡区域中的物理过程的洞察,包括电场强度的映射。同时考虑了动力学和成分的不平衡,并采用了自洽的扩散处理方法。宽带冲击高强度电弧由于能够提供高通量的电子、离子或其他自由基,在材料加工中引起了极大的兴趣。然而,由于电弧等离子体通常接近平衡,这些熔剂通常与高热流密度耦合,限制了它们在加工应用中的有效性。此外,电弧经常以不稳定的方式运行,高热流密度导致电极被侵蚀,限制了电弧装置的寿命。这项研究解决了与高电子密度在电弧中的益处相关的高热流问题。这项调查的两个方面预计将导致具有实际意义的结果。一种是产生更大的非平衡等离子体体积,可用于表面处理或整体化学处理。第二个问题是,对于热流密度明显较低的高强度电弧,存在广域漫射连接,因此

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Joachim Heberlein其他文献

大気圧非平衡プラズマのミクロ構造を利用した垂直配向単層カーボンナノチューブの合成
利用大气非平衡等离子体微观结构合成垂直排列单壁碳纳米管
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    大西空摩;野崎智洋;岡崎健;Joachim Heberlein;Uwe Kortshagen
  • 通讯作者:
    Uwe Kortshagen
大気圧非平衡プラズマの構造と物質変換への応用
大气压非平衡等离子体的结构及其在材料转化中的应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    野崎智洋;岡崎健;Joachim Heberlein;Uwe Kortshagen
  • 通讯作者:
    Uwe Kortshagen
JTST Special "Recent Advances in Modeling and Simulation of Thermal Spray Processes" Issue
  • DOI:
    10.1007/s11666-009-9403-5
  • 发表时间:
    2009-10-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.300
  • 作者:
    Joachim Heberlein;Armelle Vardelle
  • 通讯作者:
    Armelle Vardelle
Use of Liquid Precursors for Diamond Chemical Vapor Deposition--The Effects of Mass Transport and Oxygen
  • DOI:
    10.1023/a:1007017106796
  • 发表时间:
    2000-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.500
  • 作者:
    Marcus Asmann;Joachim Heberlein;Emil Pfender
  • 通讯作者:
    Emil Pfender
Foreword to this special issue
  • DOI:
    10.1007/bf01512623
  • 发表时间:
    1995-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.500
  • 作者:
    Joachim Heberlein;Peter C. Kong;Robert M. Young;Stan Veprek
  • 通讯作者:
    Stan Veprek

Joachim Heberlein的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Joachim Heberlein', 18)}}的其他基金

PostDoctoral Research Fellowship
博士后研究奖学金
  • 批准号:
    0312210
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Fellowship Award
Fluid Dynamic Characterization and Control of Turbulent Plasma Jets
湍流等离子体射流的流体动力学表征和控制
  • 批准号:
    0317429
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Workshop on Thermal Plasma Characterization, October 13-14, 2002
热等离子体表征研讨会,2002 年 10 月 13-14 日
  • 批准号:
    0233199
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
High Speed Digital Video Camera for Investigations of Fluid / Plasma Dynamic Instabilities
用于研究流体/等离子体动态不稳定性的高速数字摄像机
  • 批准号:
    0213908
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Arc-Anode Attachement Instability
电弧阳极附件不稳定
  • 批准号:
    9903950
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
U.S.-France Cooperative Research: Study of the Dynamic Characteristics of Plasma Spray Torches
美法合作研究:等离子喷炬动态特性研究
  • 批准号:
    9415715
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
12th International Symposium on Plasma Chemistry
第十二届国际等离子体化学研讨会
  • 批准号:
    9412429
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Investigation of Nanoparticle Formation Using a Plasma Expansion Process
使用等离子体膨胀过程研究纳米颗粒的形成
  • 批准号:
    9118100
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似海外基金

Dissecting non-equilibrium effects in wall turbulence
剖析壁湍流中的非平衡效应
  • 批准号:
    DP210102172
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Nano-ceria shape effects on non-equilibrium plasma-catalysis for chemical looping CO2 reuse
纳米二氧化铈形状对化学链二氧化碳再利用非平衡等离子体催化的影响
  • 批准号:
    1856729
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Understanding and exploiting non-equilibrium effects on turbulent boundary layers: Towards realisable drag reduction strategies
理解和利用湍流边界层的非平衡效应:实现可实现的减阻策略
  • 批准号:
    EP/R034370/1
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Research Grant
Understanding and exploiting non-equilibrium effects on turbulent boundary layers: Towards realisable drag reduction strategies
理解和利用湍流边界层的非平衡效应:实现可实现的减阻策略
  • 批准号:
    EP/R032467/1
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Research Grant
Non-equilibrium isotope effects in synthetic carbonates
合成碳酸盐中的非平衡同位素效应
  • 批准号:
    414906-2011
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
Dynamical effects and non-equilibrium in correlated quantum systems within the framework of matrix product states and renormalization group
矩阵乘积态和重正化群框架内相关量子系统的动力学效应和非平衡
  • 批准号:
    183054568
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Research Grants
Theoretical studies on correlation effects and non-equilibrium phase transitions for high density particles systems
高密度粒子体系相关效应和非平衡相变的理论研究
  • 批准号:
    21540384
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
CAREER: Non-Equilibrium Transport and Disorder Effects in Quantum Wires and Related Systems
职业:量子线及相关系统中的非平衡输运和无序效应
  • 批准号:
    0544116
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
U.S.-Brazil Collaborative Research: Non-Equilibrium and Isospin Effects in Nuclear Fragmentation
美国-巴西合作研究:核碎片中的非平衡和同位旋效应
  • 批准号:
    0228058
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
A general equilibrium analysis of the effects of the formation of customs union on the member countries and non-member countries under imperfect competition
不完全竞争条件下关税同盟的形成对成员国和非成员国影响的一般均衡分析
  • 批准号:
    11630022
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 39.9万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了