شبیه‌سازی ساختار پلاسمای تشکیل‌شده در مشعل پلاسمایی و بررسی تاثیر سرعت گاز ورودی در آن

مشعل پلاسمایی به طور گسترده در صنعت استفاده می‌شود. به همین دلیل، تعیین خصوصیات پلاسمای تشکیل‌شده در آن اهمیت بسیاری دارد. تعیین دقیق خصوصیات پلاسما نظیر پروفایل­های سرعت و دما درون و بیرون مشعل پلاسمایی، می­تواند کمک شایان توجهی به بهبود ساختار دستگاه، جهت استفاده برای مقاصد بعدی کند. با توجه به آنکه بررسی آزمایشگاهی این خصوصیات بسیار هزینه­بر و زمان­بر است، می­توان از شبیه‌سازی استفاده کرد. در این مقاله، مدل سه‌بعدیِ وابسته به زمان و غیر تعادلی مشعل پلاسمایی شبیه‌سازی شده و خصوصیات پلاسما بررسی می‌شود. مقایسه با نتایج کارهای مشابه نشان می­دهد که مدل به خوبی کار می­کند. همچنین تاثیر تغییر سرعت گاز ورودی در پلاسما مطالعه شده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش سرعت گاز ورودی، سرعت پلاسما افزایش می­یابد، در حالیکه دمای آن کاهش می‌یابد. افزایش سرعت گاز ورودی همچنین باعث افزایش انحراف از تعادل ترمودینامیکی در نزدیکی دیواره‌ها می­شود.

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

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 threedimensional, timedependent, 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.