华南理工大学学报(自然科学版)

作者：刘定平, 潘澍桓, 吴超超

单位：华南理工大学 电力学院，广东 广州 510640

关键词：等离子体发生器,数值模拟,磁流体动力学,防烧蚀机制,同轴双气室

基金：国家自然科学基金项目(12275088);广东省重点领域研发计划项目(2025B0101090001);广东省重点领域研发计划项目(2021B0101250002)

为揭示电弧等离子体的分布特性和流场行为，进而分析外部参数与电弧行为的关系，基于磁流体动力学（MHD）理论，对同轴双气室结构等离子体发生器中的电弧等离子体进行了数值模拟。研究采用轴对称模型，结合流场与电磁场的耦合计算，探讨了弧压、阴极斑点分布与气流参数之间的关系。仿真结果表明，弧压对径向气流较不敏感，在所研究的参数范围内，径向气压波动对弧压的影响幅度最高仅为4.2%，而与轴向气流速度呈强正相关性，并通过拟合得到了它们的关系式。温度、速度分布分析显示，喷口的最高温度可达到3 500 K以上，喷口性能足以满足点燃劣质煤并稳定燃烧的需求。此外，研究证实了同轴双气室结构在合理的气流设置下，可以使等离子体点火器兼备高功率和更长的电极寿命，揭示了同轴双气室结构的防烧蚀机制，即两路气流的交替冲扫作用——轴向气流主要控制输出功率，径向气流则通过周期性波动控制弧根位置，避免发生单点烧蚀，从而延长电极的使用寿命。研究还在优化设计试验中确定了两路气流的平衡点，为未来等离子体发生器长寿命化研究提供了理论支持。

来源：2026年第1期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看华南理工大学学报(自然科学版)杂志2026年第1期