近日,我院先进飞行器与空天动力创新研究中心主任王海兴教授团队在等离子体国际权威期刊《Journal of Physics D-Applied Physics》(JCR影响因子3.169)期刊上发表的题为“Chemical nonequilibrium modelling of a free-burning nitrogen arc”的研究论文,在《Plasma Chemistry and Plasma Processing》(JCR影响因子2.178)期刊上发表题为“Two-temperature chemical nonequilibrium modeling of argon DC arc plasma torch”。两篇论文作者王海兴教授、孙素蓉博士署名单位为北京航空航天大学和北航宁波创新研究院。该论文研究工作得到了国家自然科学基金重点项目(11735004、11575019)项目的支持。论文作者王海兴教授团队主要研究方向包括空间电推进、低温等离子体应用等。

发表在《Journal of Physics D-Applied Physics》上的论文重点围绕材料加工领域广泛应用的直流转移电弧特性开展研究,发展了耦合电弧等离子体与电极相互作用的热力学和化学非平衡模型,并考虑了空间电荷鞘层的影响,研究了氮电弧在弧柱区和电极区的等离子体特性分布。计算得到的电子温度和重粒子温度与实验测量的温度场吻合较好。研究发现在近阳极区,由于扩散电流的作用,电场发生反转以维持电流守恒,而在近阴极区电场没有发生反转。受扩散电流的影响,阳极表面的电流密度峰值偏离电弧的中心轴线。阳极的高电流密度和高热通量密度表明,氮电弧在电弧焊等应用中具有较好的潜力。

氮等离子体在电弧区和电极区的温度场分布
发表在《Plasma Chemistry and Plasma Processing》围绕在等离子体喷涂中广泛应用的电弧等离子体发生器开展研究,重点比较了不同化学动力学模型对等离子体发生器内阳极弧根贴附模式的影响,研究发现合理选取化学动力学模型对于准确预测阳极表面热流分布、温度以及电弧贴附模式至关重要。

等离子体发生器内温度场分布
我院先进飞行器与空天动力创新研究中心依托北航两个国家“双一流”建设学科——航空宇航科学与技术(A+),力学(A-),在首席科学家闫楚良院士,中心主任文东升教授、杨立军教授的带领下,大力开展先进飞行器、空天动力技术以及相关领域的科技研究及产业转化工作,力争把中心打造成地方产业升级的技术支持基地、高校科技成果的产业转化基地、先进空天技术的研究开发基地、产业可持续发展的人才培养基地。