高温电离气体向冷壁传热的实验与模拟研究

用实验与数值模拟相结合的办法，对热等离子体射流冲击平板时以及管内等离子体的流动与传热特性在广泛的参数范围内进行了研究。实验结果表明，平板表面处的热流密度与压力分布呈现高斯分布形式，数值模拟结果与此一致。实验还表明，壁面附近的热边界层是高度非平衡的，电子温度远高于重粒子温度。对双温度沙哈方程进行了严格的热力学推导，证明目前更常使用的一个沙哈方程的推导不正确的。成功地进行了超声整等离子体流的模拟。获得了一批大努曾数下等离子体中颗粒传热、热咏力、阻力、热泳速度方面的新结果。本研究中所取得的结果，加深了对热等离子体条件下传热与流动规律的了解，并可为等离子体喷涂、热等离子体法制膜等应用提供理论依据。

在传热过程中，如果一种流体和固体表面问的传热系数(如α₂)相对另一种流体的表面传热系数(α₁)较小，而且该表面传热系数(α₂)所对应的热阻在传热过程总热阻中是最大的，则此时降低这一最大热阻可明显提高传热过程的传热强度。降低表面对流换热热阻的方法有许多，在表面上加装肋片，使表面成为肋壁，增大流体与壁面的换热面积是减小表面换热热阻的有效手段。

如图2所示，平壁一侧为光壁，另一侧由肋片组成肋壁。设无肋一侧的表面积为A_i，肋壁侧总表面积为A₀，它包括肋面突出部分的面积A₂及肋与肋间的平壁部分的面积A₁两个部分，即A₀=A₁ A₂。肋间壁面与流体的换热量为α₀A₁(t_w0-t₀)，而肋面本身与流体的换热量则为α₀η_fA₂(t_w0-t₀)。此处η_f为肋片效率。在稳态条件下，通过传热过程各环节的热流量Q是一样的。

以气体作为探测介质的辐射探测器。其基本工作原理是当带电粒子穿过气体时使气体分子电离，所产生离子对数目与粒子所损耗的能量有关。如在气体电离空间设置两个电极,并保持一定电位差,离子对中的电子（或负离子）和正离子就会被电场拉开而分别沿电场方向漂移。其电荷分别被两个电极所收集并给出一定的电信号。由于收集到的电荷量与两个电极间电场强度有关，从而形成不同工作方式的气体电离探测器。

气体探测器是一个圆柱形的内部充满气体的密闭容器，容器内有两个相互绝缘的电极，金属圆筒是阴极，圆筒中问的金属丝是阳极，两极之间加有直流高压。当没有射线入射到气体电离室内时，气体没有被电离，电路里没有电流。开关闭合后，在可调高电压的作用下，在阳极形成一个高电压，圆筒内形成一个电场。当射线进入电离室，气体被电离后，在电场力的作用下，正离子向阴极运动，负离子或电子向阳极运动。这些电荷的收集使得电容器C两端的电压降低，从而在电阻上得到一个可被外部电路测量到的电脉冲信号。当可调电压增大时，电场变强，足够强的电场可以使运动中的电子或离子获得足够的能量发生进一步的电离(称为次级电离)，从而增加离子对的数量。 2100433B