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郭恒: 作品数：10 被引量：17H指数：3; 供职机构：清华大学工程物理系更多>>; 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>; 相关领域：理学冶金工程动力工程及工程热物理核科学技术更多>>

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基于一维无碰撞电子平衡流体模型的平行板离子引出数值计算: 等离子体中的离子引出是一个涉及到多物理场耦合的复杂的物理过程。本文基于描述非平衡等离子体输运特性的数学物理模型1推导获得了描述离子引出过程中粒子运动规律的一维电子平衡流体模型。该模型不考虑引出过程中粒子间的碰撞以及在极板...; 陈坚向金秋郭恒李和平

多相交流放电等离子体实验平台的建立与特性研究: 在等离子体先进材料处理等工业应用中，如何获得稳定的、大体积、非平衡等离子体射流至关重要。背景压强在1～100 Torr之间的中等压力等离子体(Meso-plasma)兼具高、低气压等离子体的优点，如在较低的气体温度下依然...; 郭恒陈海涛刘亚运苏运波李占贤李和平

氩自由燃烧电弧的二维非平衡数值模拟与实验研究: 自由燃烧电弧属于热等离子体的一种,通常工作在大气压下,放电电流在百安量级,气体温度则可以达到104 K,因此被广泛应用在焊接、切割、喷涂和微纳米材料制备等工艺过程中。由于其重粒子温度较高、电流较大,放电过程中的传热与流动...; 郭恒李和平; 关键词：数值模拟

亚大气压六相交流电弧等离子体射流特性研究:实验测量被引量：4: 2018年; 以临近空间高超声速飞行器以及航天器再入大气环境飞行过程"黑障"问题的研究为背景,进行了多相交流电弧放电实验装置的物理设计,建立了六相交流电弧等离子体实验平台(MPX-2015),在背景压力为500 Pa的亚大气压条件下获得了最大直径和长度分别达到14.0 cm和60.0 cm的等离子体射流.研究了工作气体流量、真空腔压强、电极间距以及弧电流等因素对等离子体自由射流和冲击射流特性的影响规律.结果表明:在实验参数范围内,真空腔压强对等离子体的射流特性影响最为显著,等离子体自由射流的长度和直径以及冲击钝体条件下的鞘套有效工作长度和厚度均随着压强的降低而增大;提高沿电极环缝注入的工作气体流量或弧电流亦有利于等离子体鞘套尺寸的增加.上述工作有助于进一步开展临近空间飞行器与其周围复杂介质环境间复杂的气动热效应和"黑障"问题的研究.; 郭恒苏运波李和平曾实聂秋月李占贤李志辉

基于一维电子平衡流体模型的平行板离子引出数值模拟: 离子引出是原子蒸气激光同位素分离中的重要过程之一，同时也是一个涉及多粒子相互作用、多物理场耦合的复杂物理过程。引出过程中，束缚于两平行极板间的等离子体在外加直流偏置电压所形成的电场作用下，形成准中性中心区以及不断扩张的鞘...; 陈坚向金秋郭恒李和平; 关键词：数值模拟

基于气体放电等离子体射流源的模拟离子引出实验平台物理特性被引量：1: 2018年; 离子引出过程是原子蒸气激光同位素分离中非常重要的物理过程之一,而其中关键的等离子体参数(等离子体初始密度和电子温度等)均会对离子引出特性产生影响.基于千赫兹电源驱动的氩气高压交流放电等离子体射流源,建立了离子引出模拟实验平台-2015 (IEX-2015),开发了用于诊断氩等离子体参数的"碰撞-辐射"模型,对等离子体射流区的电子温度和电子数密度等关键参数进行了测量.结果表明,电源输入功率和驱动频率以及工作气体流量均会对等离子体射流区的电子温度和数密度产生影响;在真空腔压强为10^(-2)Pa量级下,射流区电子数密度和电子温度的可调参数范围分别为10~9—10^(11)cm^(-3)和1.7—2.8 e V,这与实际离子引出过程中的等离子体参数范围相近.在此基础上,开展了不同引出电压、极板间距和电子数密度条件下初步的离子引出实验,所得到的离子引出电流变化规律亦与实际原子蒸气激光同位素分离中的离子引出特性定性一致.上述研究结果验证了在IEX-2015上开展离子引出模拟实验的可行性,为后续深入开展离子引出特性的实验研究准备了良好的条件.; 陈坚刘志强郭恒李和平姜东君周明胜

亚大气压六相交流电弧放电等离子体射流特性数值模拟被引量：5: 2018年; 以临近空间高超声速飞行器和航天器再入大气环境飞行过程中其表面产生的高密度非平衡态等离子体为研究对象,基于本研究组所建立的多相交流电弧放电等离子体实验平台(MPX-2015),开展了非平衡态氩等离子体射流特性的二维数值模拟研究.在亚音速条件下二维、非平衡数值模拟所得到的计算结果与实验测量结果符合良好.超音速条件下的数值模拟结果表明,随着真空腔压强的降低,等离子体射流流速明显增大,覆盖钝体头部的等离子体鞘套的厚度先减小,而后又增加,鞘套的空间均匀性以及等离子体向钝体表面的总传热量均显著降低,而钝体头部的局部电子数密度则增大.数值模拟结果为在MPX-2015上开展超音速条件下的实验研究提供了理论指导.; 郭恒张晓宁聂秋月李和平曾实李志辉; 关键词：数值模拟

等离子体电弧熔炼法对金属铽中碳含量的影响被引量：7: 2015年; 高纯铽金属是镧系金属中应用较为广泛的重稀土元素,其中碳元素是金属提纯过程中较难脱除的小分子杂质元素之一。固溶的间隙杂质会对材料的物理化学性能产生不利影响。为此通过等离子体电弧熔炼技术对商用铽金属进行高温熔炼,采用红外测试技术标定熔炼前后金属中的碳含量。实验结果表明:高温等离子体可以脱出基体金属中残留的微量碳成分,并且不同等离子体氛围、熔炼时间及电流强度对铽金属中脱碳行为都有不同影响;其中,氢等离子体表现出更显著的脱碳效果,随着通入氢气量的增加金属中碳质量分数可降低至0.017 085%。氢气在高温发生电离,激发态的氢等离子体具有极高化学反应活性,在熔炼脱碳过程中发挥了重要作用。氢等离子体的热导率极高,可以提高熔融金属表面温度,促进杂质挥发。; 李国玲李里郭恒田文怀李星国; 关键词：氢等离子体铽碳

基于一维电子平衡流体模型的平行板离子引出数值模拟被引量：3: 2017年; 离子引出是一个涉及多粒子相互作用、多物理场耦合的复杂物理过程,研究引出过程中不同参数对于引出特性的影响,对于优化离子引出过程的工艺参数具有一定的指导意义。为此基于描述非平衡等离子体输运特性的物理数学模型,推导了描述金属等离子体引出过程中各组分运动规律的一维电子平衡流体模型,并通过与解析解和实验测量结果的对比验证了所发展的物理数学模型和计算机程序代码的正确性。在此基础上,系统研究了不同工况下等离子体鞘层的时空演化特性以及离子引出时间和引出效率。结果表明:等离子体初始密度较高时,引出过程中存在显著的屏蔽效应;引出电压、电子温度的升高或极板间距的减小都将缩短引出时间;考虑共振电荷转移过程得到的离子引出时间与无碰撞条件下的离子引出时间相差不大,但共振电荷转移会导致目标离子损失。; 陈坚向金秋郭恒李和平陈兴王鹏柴俊杰姜东君周明胜; 关键词：平行板鞘层

中等压力等离子体射流非平衡特性研究: 环境压力在0.1-10 Torr的中等压力等离子体(Meso-plasma)兼具低气压冷等离子体和大气压热等离子体的优点，即具有比较高的等离子体密度和较低气体温度下的高化学反应活性.因此，这种等离子体源有望提供一种新的等...; 郭恒苏运波张晓宁聂秋月李和平; 关键词：数值模拟

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