低压电弧等离子体射流的温度测量

低压下的电弧等离子体射流在许多领域中有重要的应用.但是,由于其常常处在热力学非平衡态下,测量其温度有很大的难度.笔者在真空环境中,用以氩气为工质的电弧加热发动机的射流为低压等离子体源,建立了光谱测温实验系统,分别采用绝对强度法和波尔兹曼图法得到了射流的激发温度,从而给出了一种测量低气压下电弧等离子体射流温度的方法.     

氮氩保护的TIG焊电弧等离子体的数值分析

以TIG焊接电弧为对象，依据磁流体动力学理论构建电弧的数学模型，运用ANSYS有限元分析软件对二维稳态下轴对称的、氩氮混合气体保护的TIG焊接电弧进行了数值分析，得到了30％N2＋70％Ar（体积分数）混合气体保护下焊接电弧的温度场、速度场的形态分布特征。通过与纯氩气保护的TIG焊接电弧温度、压力以及等离子体速度等分布的比较，得出了加入氮气作为保护气体时的TIG焊接电弧能量及形态的分布变化。对比结果表明，加入氮气作为保护气体，提高了TIG焊接电弧的电弧温度、等离子体速度和电弧压力，能得到更高能量密度的焊接电弧。     

电弧等离子体多物理场分布特征

等离子弧加热技术被广泛应用于冶金领域,采用磁流体动力学理论(Magnetohydrodynamic theory,MHD)建立直流电弧等离子体的数学模型,利用Fluent软件求解电磁场、温度场、速度场的耦合过程,研究不同弧长大小,不同入口速度对电弧温度分布、形貌、轴向速度分布和电流密度分布的影响。研究结果表明,弧长大小和入口速度对电弧特征分布有明显影响,但不是线性相关。电弧温度沿轴向降低,径向温度分布是以轴线为中心沿两侧径向逐渐降低,等离子弧温度呈“钟型”分布。电弧中心轴线速度在阴极处急剧增加然后逐渐降低。沿轴向方向,电流密度呈指数下降趋势。当入口速度为10 m/s时,随着弧长的增加,电弧有效作用面积范围也增加,当弧长为20 mm或25 mm时,射流现象最明显,轴向最大速度可达到约408 m/s。研究结果解释了不同弧长和入口速度对电弧特征的影响规律,为电弧等离子体加热工艺的应用提供了理论依据。     

用光电光谱仪法测定轴对称火焰射流温度分布

本文简述用光电光谱仪法测定轴对称火焰温度分布的基本原理。由直接检测的火焰射流弦向钠D线的光谱积分辐肘强度分布I_(λg)(x)、参考光源的光谱辐射强度I_(λs)和迭加参考光源透过的火焰光谱积分总辐射强度分布I_(λgs)(x),然后分别用积分方程变换加迭代计算法和等温阶跃串联火焰近似计算法,逐步算出光谱体积吸收系数径向分布K_λ(r)和光谱体积发射系数径向分布ε_λ(r)。最后假设存在局部热平衡条件,由基尔霍夫定律和普朗克定律来得火焰射流的径向温度分布T(r)。用串联火焰近似计算法求得的中心温度与用动态热电偶测得的中心温度基本相附。     

用电感耦合氩等离子体光谱法测定花粉中的微量元素

介绍了采用电感耦合氩等离子体(ICAP)光谱法检测花粉中多种微量元素的实验方法。花粉样品经低温灰化硝酸溶解，在ICAP光谱仪上进行测定，方法的准确度用相对误差度量在1．19％～8．45％，精密度在0.87％～7．40％之间。实验结果证明，该方法检测花粉中微量元素是可行的。     

面向RPST的氩氮等离子射流温度分布的测量

在假定等离子体处于局域热力学平衡与光学薄条件下 ,用谱线绝对强度法测量了在等离子熔射快速制模(RPST)过程中氩氮等离子射流的温度分布。实验由CCD装置采集等离子射流图像 ,通过标定实验建立射流图像灰度和辐射强度之间的函数关系并应用Abel变换最终得到射流的温度场分布。获取的温度场将为RPST熔射工艺的合理设计提供科学依据     

电弧等离子体折射率的理论计算

从等离子体物理方程出发,推导出了折射率与电弧等离子体各种组分和温度之间的关系,并以氩电弧等离子体为例进行了实际的数值计算。这一关系的确立,为基于折射率效应的激光干涉法电弧等离子体诊断技术提供了理论基础,因此可以采用单波长激光干涉法(包括全息法)同时确定电弧等离子体的各种组分和温度,从而避免了采用双波长法时的缺点,这对发展电弧等离子体诊断及其加工技术有重要意义。计算结果表明,在波长给定时折射率是原子密度和电子密度的单值函数;温度小于6 000 K时,电子对折射率几乎没有什么影响,当温度高于17 000 K后,折射率则完全由电子决定。     

轴表面的电弧打火花

在机械维修工作中,常遇到因轴与轴承的配合不紧密而出现松动现象。当松动过大时,就要对轴进行堆焊或更换新件。但有些松动并不严重,遇到这种情况,修理工的一般做法是在轴表面打洋冲眼,使金属挤压撑大。由于采用这种方法修理的轴表面与轴承的接触面积小,所以,使用不久就会又出现松动现象。     

用手修方法加工离轴抛物镜

一、前言一般制造离轴抛物镜的工艺方法,是先加工成一个整体的大抛物镜,然后在其上面截取所需要尺寸的离轴抛物镜,如图1所示。这就需要有比离轴抛物镜直径大一倍以上的大块材料,否则,就不容易实现工艺上的要求。手修的工艺方法是直接加工成所要求的离轴抛物镜,其工艺特点:按图纸要求的工件尺寸下料,适当留些加工余量。粗磨阶     

焊接电弧光谱的分布特征

在试验的基础上,给出了焊接电弧光谱的频域及空间分布的测试结果,分析了焊接电弧光谱的结构。通过分析得出了ＴＩＧ焊电弧光谱空间分布的差异性和ＭＩＧ焊电弧光谱空间分布的相似性,着重指出ＭＩＧ焊电弧光谱与熔滴过渡之间存在密切关系。此外,还对焊接电弧光谱特征的应用提出了方向。     

离轴抛物面的对比测量

采用离轴角度90°、口径1 inch的离轴抛物面作为样品,比对了传统零位干涉测量结果和非接触式3D非球面光学面形测量系统Luphoscan之间的差异。利用Zemax仿真了离轴抛物面六个维度的调整误差对测量结果的影响,分析了离轴量误差在两种完全不同测量过程中的表现形式,解决了Luphoscan测量结果可用性问题。根据仿真结果搭建动态干涉仪的零位检验干涉光路,建立了离轴抛物面的六个维度调节标准流程,可快速消除调整误差和离轴量误差,多次复现性测试结果达到了pv=0.135λ的精度。     

光谱法水下焊接电弧温度的研究

利用等离子体光谱诊断法对水下焊接电弧温度进行了比较系统的研究，对水下湿法焊接与干法焊接的电弧温度进行了对比分析，讨论了水的冷却作用及水压力对水下电弧温度的影响。探讨了焊接规范、焊条药皮中铁粉和铝热剂的质量分数等因素对水下焊接电弧温度的影响，获得的研究成果对水下焊接电弧物理及焊接冶金的研究有参考价值     

气体流量与射频功率对电感耦合等离子体温度分布的影响

针对以电感耦合等离子体（ICP）为激发光源的分析仪器,研究ICP的温度空间分布对样品电离和激发具有重要意义。本研究建立了ICP的二维轴对称模型,利用有限元方法解算磁流体力学方程组,得到ICP的最高温度和温度空间分布,并研究了气体（辅助气、冷却气）流量和射频功率对ICP的最高温度和温度空间分布的影响。结果表明,辅助气、冷却气的流量及射频功率几乎不会改变ICP的最高温度（约10 000 K）,但会改变ICP的温度空间分布;辅助气流量的增大有助于ICP中心通道的形成,样品通过中心通道,有利于样品的原子化和电离;对于矩管直径为20 mm的ICP,未通入样品时,运行时的射频功率在理论上不能超过1 600 W,而实际上空载功率可能更低。     

用多光束光沉降法测定粉体粒度分布

对光沉降法粉体粒度分布测定方法作了改进，通过孔板后的单色光波分面三个不同高度的平行光束，三个测量光束和参比光束同时检测，所得数据艇微机进行处理和分析，本法减少了测量的随机误差和系统误差，提高了仪器的自动化水平。     

非柱对称氩等离子体射流温度场的测量和计算

本文采用谱线绝对强度法测量等离子体射流的温度场。在LTE 的条件下,频率为v 的光谱线的发射系数与温度的关系为ε_v=hv/4π·N(T)/Z(T)·Agexp(-(E)/(kT))(1对确定的光谱线,式中跃迁几率A,统计权重g 和激发位能E 都是常数。配分函数Z(T)和数密度N(T)可计算求出,因此,只要求得发射系数分布,即可按式(1)计算出温度分布。对于柱对称的问题,谱线发射系数与辐射亮度满     

LNG管道用低温阀门温度分布规律的研究

以国内某一LNG架空管道用低温阀门为例,利用传热学知识和数学知识建立了传热过程的稳态过程的有限元数学模型,确定边界条件进行加载求解。通过管道热应力的计算可以发现,由于保冷材料和管道的热膨胀系数不同,在管道和保冷层的交界面处沿径向方向的热应力达到最大值。     

用电弧切割非金属材料的探讨

土建施工中往往会出现照明、暖气、上下水道或煤气管道等预留孔位置有误差或需重新扩孔,开孔,这就给施工质量和进度造成不利。有人曾试图用气焊火焰完成上述工作,但劳动条件差,成本高,操做困难。我们经过试验用近似于电焊的操作方法,采用电弧对非金属材料进行切割或穿孔,取得了良好的效果。通过多次试验,不仅对水泥件可以切割或穿孔、而且对红砖、耐火砖、石头、陶瓷件等均能完成切割或穿孔的任务。     

离轴凸非球面的Hindle检测

采用Hindle球方法检测凸非球面是人们常用的经典方法之一,此方法的优点是检验精度高、操作简单.为了解决经典Hindle球检验离轴凸非球面所需的Hindle球口径过大的问题,提出采用离轴Hindle球检验离轴凸非球面的方法.此方法中,Hindle球使用在离轴状态,通过旋转离轴凸非球面达到检验整个待检面的目的.此方法可以大大减小Hindle球的尺寸,从而间接增大了待检离轴凸非球面的尺寸.本文同时对此方法的测量精度进行了理论分析.     

离轴椭球面反射系统的设计

阐述了离轴椭球面反射系统的设计方法,并提出改进设计的意见。     

舰船艉轴架电弧熔丝3D打印用金属型药芯丝材的研制

通过合金化体系设计舰船艉轴架电弧熔丝3D打印用金属型药芯丝材,研究了其在堆积电流155～250A、堆积电压23～29V下的工艺性能及堆积金属的显微组织和力学性能;用该药芯丝材打印出舰船艉轴架模拟件,分析了该模拟件的尺寸精度。结果表明:药芯丝材的成形性能良好,电弧稳定,飞溅率小于2.5%;堆积金属的显微组织由珠光体、块状铁素体和板条贝氏体组成,贝氏体板条最大宽度约为0.80μm,板条内部有高密度位错和碳化物;沿堆积方向堆积金属的屈服强度为550MPa,抗拉强度为651MPa,-20℃冲击吸收功为58J,垂直于堆积方向的屈服强度为538MPa,抗拉强度为642MPa,-20℃冲击吸收功为60J;与ZG510钢相比,堆积金属具有更好的强韧性;舰船艉轴架模拟件没有出现裂纹、气孔等缺陷,尺寸偏差在1mm以内。