大电流真空电弧磁流体动力学模型与仿真

为了对大电流真空电弧进行深入研究，以真空电弧双温度磁流体动力学模型为基础，通过计算流体动力学软件FLUENT，采用控制容积法，对大电流真空电弧特性进行了仿真研究。对于大电流真空电弧而言，等离子体的流动处于亚音速状态，因此，在阴极和阳极边界条件的选择上将区别于超音速流动的真空电弧。同时对等离子体密度、轴向电流密度、等离子体速度、马赫数、离子温度、电子温度、离子压力、等离子体压力以及注入阳极的能流密度分布的形成机理进行了分析。从仿真结果可以发现，大电流真空电弧等离子体压力的最大值出现在阴极附近，等离子体将在压力梯度的作用下从阴极到阳极做加速运动，这一点明显区别于超音速流动的真空电弧。另外，仿真结果与高速CCD照片也是吻合的。