| 大气感应耦合等离子体炬管的设计与仿真实验 |
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| 引用本文： | 余德平,吴杰,涂军,张仕杨,辛强,万勇建.大气感应耦合等离子体炬管的设计与仿真实验[J].哈尔滨工业大学学报,2020,52(7):82-88. |
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| 作者姓名： | 余德平 吴杰 涂军 张仕杨 辛强 万勇建 |
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| 作者单位： | 四川大学 机械工程学院,成都610065,四川大学 机械工程学院,成都610065;中国科学院 光电技术研究所,成都610209,四川大学 机械工程学院,成都610065,中国科学院 光电技术研究所,成都610209,中国科学院 光电技术研究所,成都610209,中国科学院 光电技术研究所,成都610209 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金面上项目(51875372) |
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| 摘 要： | 为提高大气感应耦合等离子体射流加工装置的工作稳定性,设计一种依靠单一零件定位各层介质管的分体式炬管,并研究炬管内等离子体的传热与流动特性. 利用COMSOL Multiphysics仿真分析发现,等离子体的环形加热和流体淤塞回流现象是导致炬管在使用后出现热损伤和刻蚀损伤的主要原因,选用陶瓷材料作为内管和中层管并调整感应线圈的位置,可有效延长炬管的使用寿命. 使用CCD相机实时监控等离子体射流的形态,发现射频功率(Pw)、工作气流量(Q2)、冷却气流量(Q3)与射流的整体长度(L)和半高宽度(W)均呈线性递变关系,Pw、Q2与Q3的值过高或过低都会导致等离子体射流的形态波动增大. 实验结果表明:当Pw、Q2 与Q3分别设置为900~1 000 W、650 mL·min-1、16 L·min-1时,该分体式炬管可产生稳定性较高的等离子体射流,其L值与W值的波动可分别控制在0.50 mm与0.25 mm内,适用于熔石英等光学表面的加工.
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| 关 键 词： | 分体式炬管 感应耦合等离子体 使用寿命 等离子体射流形态 传热与流动特性 |
| 收稿时间： | 2019/9/4 0:00:00 |
Design and simulation experiment of an atmospheric inductively coupled plasma torch |
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| YU Deping,WU Jie,TU Jun,ZHANG Shiyang,XIN Qiang,WAN Yongjian.Design and simulation experiment of an atmospheric inductively coupled plasma torch[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2020,52(7):82-88. |
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| Authors: | YU Deping WU Jie TU Jun ZHANG Shiyang XIN Qiang WAN Yongjian |
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| Affiliation: | School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China;School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China ;The Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Science, Chengdu 610209, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | demountable torch inductively coupled plasma (ICP) service life jet morphology of plasma heat transfer and flow characteristics |
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