双股等离子体射流在液体工质中的扩展特性研究

摘要

为深入探究电热化学发射背景下双股等离子体射流在液体工质中的扩展特性，建立了等离子体射流在液体工质中扩展的三维非稳态模型，对双股等离子体射流在液体工质中的扩展过程进行了数值模拟，获得了流场两相分布、压力、温度以及速度的时空分布。结果表明:双股等离子射流在液体工质中先在底部沿径向扩展，而后迅速在轴向扩展。由于Taylor-Helmholtz不稳定性，射流头部呈尖锥形，轮廓破碎褶皱，由于双股间射流相互干扰，内侧轮廓波动比外侧更为剧烈，近喷嘴处射流外侧由于液体工质回流挤压出现颈缩现象。射流内侧速度高于外侧，速度场高速区呈现向中心汇聚的趋势。压力场、温度场受膨胀波和压缩波交替作用影响，存在高低值相间的结构，射流扩展后期流场中部外侧形成大涡旋，涡旋处会明显消耗等离子体射流的能量，压力、温度衰减显著。

关键词

等离子射流 / 液体工质 / Kelvin-Helmoltz不稳定性 / Taylor空腔 / 数值模拟