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Thermochemical Nonequilibrium 2D Modeling of Nitrogen Inductively Coupled Plasma Flow

Plasma Science and Technology 2015年第9期17卷 749-760页

作者： YU Minghao Yusuke TAKAHASHI Hisashi KIHARA Ken-ichi ABE Kazuhiko YAMADA Takashi ABE satoshi miyatani Department of Aeronautics and Astronautics Kyushu University Division of Mechanical and Space Engineering Hokkaido University Institute of Space and Astronautical Science Japan Aerospace Exploration Agency Department of Aeronautics and Astronautics The University of Tokyo

Two-dimensional（2D） numerical simulations of thermochemical nonequilibrium inductively coupled plasma（ICP） flows inside a 10-kW inductively coupled plasma wind tunnel（ICPWT） were carried out with nitrogen as the working gas.Compressible axisymmetric NavierStokes（N-S） equations coupled with magnetic vector potential equations were solved.A fourtemperature model including an improved electron-vibration relaxation time was used to model the internal energy exchange between electron and heavy particles.The third-order accuracy electron transport properties（3rd AETP） were applied to the simulations.A hybrid chemical kinetic model was adopted to model the chemical nonequilibrium process.The flow characteristics such as thermal nonequilibrium,inductive discharge,effects of Lorentz force were made clear through the present study.It was clarified that the thermal nonequilibrium model played an important role in properly predicting the temperature field.The prediction accuracy can be improved by applying the 3rd AETP to the simulation for this ICPWT.

关键词： inductively coupled plasma nonequilibrium electron transport properties,magnetic vector potential

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