شبيه‌سازي ساختار پلاسماي تشكيل‌شده در مشعل پلاسمايي و بررسي تأثير سرعت گاز ورودي در آن

Simulation and Investigation of Influence of Inlet Gas Velocity on Plasma Structure Formed in Plasma Torch

مشعل پلاسمايي به طور گسترده در صنعت استفاده مي‌شود. به همين دليل، تعيين خصوصيات پلاسماي تشكيل‌شده در آن اهميت بسياري دارد. تعيين دقيق خصوصيات پلاسما نظير پروفايل­هاي سرعت و دما درون و بيرون مشعل پلاسمايي، مي­تواند كمك شايان توجهي به بهبود ساختار دستگاه، جهت استفاده براي مقاصد بعدي كند. با توجه به آنكه بررسي آزمايشگاهي اين خصوصيات بسيار هزينه­بر و زمان­بر است، مي­توان از شبيه‌سازي استفاده كرد. در اين مقاله، مدل سه‌بعديِ وابسته به زمان و غير تعادلي مشعل پلاسمايي شبيه‌سازي شده و خصوصيات پلاسما بررسي مي‌شود. مقايسه با نتايج كارهاي مشابه نشان مي­دهد كه مدل به خوبي كار مي­كند. همچنين تأثير تغيير سرعت گاز ورودي در پلاسما مطالعه شده است. نتايج نشان مي­دهد كه با افزايش سرعت گاز ورودي، سرعت پلاسما افزايش مي­يابد، در حاليكه دماي آن كاهش مي‌يابد. افزايش سرعت گاز ورودي همچنين باعث افزايش انحراف از تعادل ترموديناميكي در نزديكي ديواره‌ها مي­شود.

plasma Torch is widely used in industry and it is very important for determination of the properties of plasma formed in it. Accurate determination of the plasma properties, such as its velocity and temperature profiles, can greatly help to improve plasma torch structure for use for future purposes. Since, experimental testing of plasma properties is very costly and time consuming, simulation of the plasma is utilized. In this paper, the three-dimensional, time-dependent, and non- equilibrium model of plasma torch is simulated and properties of the plasma are investigated. Comparison with the results of similar works shows that the model works well. The effect of change in inlet gas velocity on plasma has also been studied. The results show that with increasing gas velocity at the inlet, the plasma velocity increases, while its temperature decreases. Changing the velocity of the inlet gas also causes the deviation from the thermodynamic equilibrium near the walls.