感应耦合热等离子体球化钛粉的数值模拟与试验研究
发布时间：2022-02-16 16:39
金属钛具有非常优越的性能,因其广泛的应用领域而被称为“21世纪金属”。球形钛粉具有更优异的性能,并且随着近净成型、热喷涂技术的发展其需求量快速增长。在制备球形粉体中,等离子体法相对于其他方法具有独特的优势,更好的应用前景,同时等离子体领域作为较前沿的学科,其产生机理较为复杂,对该方法的研究具有重要的科学意义及应用价值。本文以感应耦合热等离子体（以下简称ICP）及钛粉为研究对象,主要研究工作包括以下几部分:（1）层流等离子体是目前用来揭示等离子体射流环境参数空间分布较为理想的研究对象,由于等离子体的介电常数近似于真空的介电常数,则可将其当作磁流体来研究。基于麦克斯韦方程组及合理假设,引入磁矢量势A和电势?推导电磁场方程及三维柱坐标下磁流体控制方程,利用前处理软件建立反应器三维模型并划分网格。借助FLUENT二次开发功能,利用UDS（User-Defined Scalar）及复矢量技术引入标量方程求解磁矢量势A及电势?,编写相应UDF（User-Defined Function）程序完成热源项、体积力源项、电势?及磁矢量A在空间坐标分量源项的添加。（2）将网格、UDF、氩气材料属性文件导入...
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 粉体球化方法简介
1.3 感应耦合等离子体数值模拟研究现状
1.4 感应耦合等离子体球化粉体研究现状
1.5 本文主要研究内容
第二章 磁流体方程及模型的建立
2.1 引言
2.2 理论方程的建立
2.2.1 电磁场方程的推导
2.2.2 流体控制方程
2.3 模型建立及网格划分
2.4 本章小结
第三章 基于FLUENT二次开发的数值模拟方法
3.1 引言
3.2 CFD软件介绍
3.3 FLUENT二次开发的应用
3.3.1 UDS的应用
3.3.2 UDF的应用
3.4 本章小结
第四章 感应耦合等离子体反应器内流场三维数值模拟及分析
4.1 引言
4.2 边界条件的设定
4.3 结果与分析
4.3.1 反应器内温度场分布及分析
4.3.2 反应器内速度场分布及分析
4.3.3 工作气体流量对流场分布的影响及分析
4.3.4 线圈电流对流场分布的影响及分析
4.4 本章小结
第五章 感应耦合热等离子体球化钛粉的模拟与试验研究
5.1 引言
5.2 颗粒的受力与传热
5.2.1 颗粒的运动方程
5.2.2 颗粒的能量方程
5.3 模拟结果与分析
5.3.1 颗粒运动轨迹
5.3.2 颗粒加热历程
5.3.3 颗粒的加入对流场分布的影响
5.4 钛粉球化试验
5.4.1 试验简介
5.4.2 试验结果分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要工作回顾
6.2 本课题今后需进一步研究的地方
参考文献
附录 氩气物理属性
个人简历 在读期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应耦合氩等离子体反应器内流场的三维数值模拟（英文）[J]. 施阳和,郑华,邵宗恒. 低温物理学报. 2015(05)
[2]球形粉体的制备方法及应用[J]. 施阳和,郑华. 中国粉体技术. 2015(04)
[3]射频感应等离子体制备球形氧化铝的工艺研究[J]. 钟良,侯力,古忠涛. 强激光与粒子束. 2014(08)
[4]射频等离子体制备球形Nd-Fe-B粉的研究（英文）[J]. 王玉明,郝俊杰,盛艳伟. 稀有金属材料与工程. 2013(09)
[5]数值模拟感应耦合氩气热等离子体温度和速度的空间分布[J]. 朱海龙,童洪辉,杨发展,程昌明,叶高英. 高电压技术. 2013(07)
[6]高频感应热等离子体在微细球形粉体材料制备中的应用[J]. 白柳杨,金化成,袁方利,李晋林. 高电压技术. 2013(07)
[7]射频等离子体制备球形钛粉[J]. 盛艳伟,郭志猛,郝俊杰,邵慧萍,王述超. 稀有金属材料与工程. 2013(06)
[8]感应耦合氩气热等离子体速度分布的数值分析[J]. 朱海龙,童洪辉,杨发展,叶高英,程昌明,陈伦江. 核聚变与等离子体物理. 2013(02)
[9]超微粉制备中的感应等离子炬温度场数值模拟[J]. 陈小安,尚福军,宋顺成. 西南交通大学学报. 2011(02)
[10]Three-dimensional discharge simulation of inductively coupled plasma （ICP） etching reactor[J]. AN YiRan1, LU YiJia1, LI DongSan2 & CHEN YaoSong1 1 Department of Mechanics, Peking University, Beijing 100871, China; 2 North Microelectronic Co. Ltd, Beijing 100016, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2008(06)
本文编号：3628298
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 粉体球化方法简介
1.3 感应耦合等离子体数值模拟研究现状
1.4 感应耦合等离子体球化粉体研究现状
1.5 本文主要研究内容
第二章 磁流体方程及模型的建立
2.1 引言
2.2 理论方程的建立
2.2.1 电磁场方程的推导
2.2.2 流体控制方程
2.3 模型建立及网格划分
2.4 本章小结
第三章 基于FLUENT二次开发的数值模拟方法
3.1 引言
3.2 CFD软件介绍
3.3 FLUENT二次开发的应用
3.3.1 UDS的应用
3.3.2 UDF的应用
3.4 本章小结
第四章 感应耦合等离子体反应器内流场三维数值模拟及分析
4.1 引言
4.2 边界条件的设定
4.3 结果与分析
4.3.1 反应器内温度场分布及分析
4.3.2 反应器内速度场分布及分析
4.3.3 工作气体流量对流场分布的影响及分析
4.3.4 线圈电流对流场分布的影响及分析
4.4 本章小结
第五章 感应耦合热等离子体球化钛粉的模拟与试验研究
5.1 引言
5.2 颗粒的受力与传热
5.2.1 颗粒的运动方程
5.2.2 颗粒的能量方程
5.3 模拟结果与分析
5.3.1 颗粒运动轨迹
5.3.2 颗粒加热历程
5.3.3 颗粒的加入对流场分布的影响
5.4 钛粉球化试验
5.4.1 试验简介
5.4.2 试验结果分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要工作回顾
6.2 本课题今后需进一步研究的地方
参考文献
附录 氩气物理属性
个人简历 在读期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应耦合氩等离子体反应器内流场的三维数值模拟（英文）[J]. 施阳和,郑华,邵宗恒. 低温物理学报. 2015(05)
[2]球形粉体的制备方法及应用[J]. 施阳和,郑华. 中国粉体技术. 2015(04)
[3]射频感应等离子体制备球形氧化铝的工艺研究[J]. 钟良,侯力,古忠涛. 强激光与粒子束. 2014(08)
[4]射频等离子体制备球形Nd-Fe-B粉的研究（英文）[J]. 王玉明,郝俊杰,盛艳伟. 稀有金属材料与工程. 2013(09)
[5]数值模拟感应耦合氩气热等离子体温度和速度的空间分布[J]. 朱海龙,童洪辉,杨发展,程昌明,叶高英. 高电压技术. 2013(07)
[6]高频感应热等离子体在微细球形粉体材料制备中的应用[J]. 白柳杨,金化成,袁方利,李晋林. 高电压技术. 2013(07)
[7]射频等离子体制备球形钛粉[J]. 盛艳伟,郭志猛,郝俊杰,邵慧萍,王述超. 稀有金属材料与工程. 2013(06)
[8]感应耦合氩气热等离子体速度分布的数值分析[J]. 朱海龙,童洪辉,杨发展,叶高英,程昌明,陈伦江. 核聚变与等离子体物理. 2013(02)
[9]超微粉制备中的感应等离子炬温度场数值模拟[J]. 陈小安,尚福军,宋顺成. 西南交通大学学报. 2011(02)
[10]Three-dimensional discharge simulation of inductively coupled plasma （ICP） etching reactor[J]. AN YiRan1, LU YiJia1, LI DongSan2 & CHEN YaoSong1 1 Department of Mechanics, Peking University, Beijing 100871, China; 2 North Microelectronic Co. Ltd, Beijing 100016, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2008(06)
本文编号：3628298
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3628298.html
