Simulation of Subsonic and Supersonic Flows in Inductive Plasmatrons

Abstract

Simulation of sub-and supersonic thermochemical equilibrium flows in plasmatrons is considered. A physicochemical model, numerical method, and computation results for equilibrium inductive coupled plasma flows in a plasmatron are given. An effective preconditioning technique along with an implicit total-variation-diminishing scheme is used to solve the Navier-Stokes equations in both subsonic and supersonic regimes. The governing equations include source terms corresponding to the electromagnetic field influence: the Lorentz force components (so-called magnetic pressure) and Joule heat production. The necessary transport coefficients were calculated in advance for equilibrium air plasma as the functions of pressure and temperature. Transport properties were calculated by the precise formulas of the Chapman-Enskog method in the temperature range 300 < -T < -15,000 K. = Mach number n = external normal vector to a cell face n x , n y = axial and radial components of a vector n P 0 = pressure at an inlet slot, hPa

О Выборе Параметров Высокочастотного Индукционного Плазмотрона И Дисперсного Потока Испаряемых Кварцевых Частиц

“…Известно [29][30][31], что при отсутствии подачи твердых частиц в плазменном потоке ВЧИ-плазмотрона в результате действия сжимающих электромагнитных сил индукционных токов при определенных условиях формируется фронтальный вихрь тороидальной формы, центр которого находится приблизительно в сечении, проходящем через плоскость первого витка индуктора. Вниз по потоку этот вихрь ограничен сечением, проходящим через середину (плоскость второго витка) индуктора, где в приосевой области давление имеет максимальное значение.…”

Investigation of Plasma Exhaust Profile Manipulation Using Magnetic Fields

“…10.4 cm electromagnetic field" [17]. "Plasma flow velocity and Mach number increase downstream as the ion temperature decreases" [5].…”