Electrode Heat Transfer in Thermal Plasmas

热等离子体中的电极传热

• 批准号: 06402052
• 负责人: USHIO Masao
• 金额: $ 19.26万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 1996
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06402052/
• 关键词: Arc; Electrode; Anode; Boundary layr; Langmuir probe; Laser scattering; Heavy particle temperature; Anode fall; シミュレーション; 数値解析; モデル; プローブ計測; 電子温度; 原子温度; 熱プラズマ; アーク放電; 電子密度

In order to evidence heat transfer phenomena at the anode boundary layr of arc plasma, the boundary layr was observed by using laser scattering method and Langmuir probe method.The conditions of free-burning argon arc were roughly divided into two regions : a low current region (50A) and a high current region (150A). In the case of low current region, electron temperature increased with approaching the anode in arc axis, but heavy particle temperature decreased. This suggested that the anode boundary layr under this condition remarkably deviated from LTE (Local Thermodynamic Equilibrium). On the other hand, in the case of high current region, electron temperature approximately corresponded with heavy particle temperature at the degree of about 12000 K.This suggested that the boundary layr under this condition preserved the similar state of LTE.Langmuir probe measurements indicated that the anode fall for the low current region was positive, but one for the high current region was negative.It was concluded that the physical structures of the anode boundary layr were governed by heavy particle temperature close to the anode surface and the heavy particle temperature was influenced strongly by the arc current density.

为了证实电弧等离子体阳极边界层的传热现象，采用激光散射法和朗缪尔探针法对边界层进行了观测，将自由燃烧氩弧的条件大致分为两个区域：低电流区（50A）和高电流区（150A）。在小电流区，电子温度随着沿弧轴向靠近阳极而升高，而重粒子温度则随着沿弧轴向靠近阳极而降低。这表明，在这种条件下的阳极边界层显着偏离LTE（局部热力学平衡）。另一方面，在高电流区，电子温度与重粒子温度在12000K左右基本一致，表明在此条件下的边界层保持了LTE的相似状态。结果表明，阳极边界层的物理结构受阳极附近重粒子温度的控制，而重粒子温度受电弧电流密度的影响较大。

项目成果

Masao USHIO: "Analytical Approach to Anode Boundary Layr of Gas Tungsten Arcs" Proceedings of the International Symposium on Theoretical Prediction in Joining and Welding (Osaka). November 26-27. 11-25 (1996)

Masao USHIO：“气体钨极电弧阳极边界层的分析方法”连接与焊接理论预测国际研讨会论文集（大阪）。

牛尾誠夫: "アーク・陽極境界層の構造解析に関する研究" 溶接学会全国大会講演概要. 56. 108-109 (1995)

Masio Ushio：“电弧阳极边界层的结构分析研究”日本焊接学会全国会议摘要 56. 108-109 (1995)。

田中 学: "TIGアークプラズマの陽極境界層の観察" 第16回国際溶接会議プロシ-ディング(名古屋). 649-654 (1996)

Manabu Tanaka：“TIG 电弧等离子体阳极边界层的观察”第 16 届国际焊接会议论文集（名古屋）649-654（1996 年）。

牛尾誠夫: "ガス・タングステン・アークにおける陽極境界層の数値解析" 溶接・接合における予測理論に関する国際シンポジウムプロシ-ディング(大阪). 11-25 (1996)

Masio Ushio：“钨极气体电弧中阳极边界层的数值分析”焊接和连接预测理论国际研讨会论文集（大阪）11-25（1996 年）。

田中 学: "フリーバーニング・アルゴンアークにおける陽極熱輸送" 第3回アジア-太平洋プラズマ科学技術会議プロシ-ディング(東京). 397-401 (1996)

Manabu Tanaka：“自由燃烧氩弧中的阳极热传输”第三届亚太等离子体科学技术会议记录（东京）397-401（1996）。