基于热力学非平衡态及耦合电极鞘层效应的直流电弧等离子体炬数值模拟方法

本发明公开了基于热力学非平衡态及耦合电极鞘层效应的直流电弧等离子体炬数值模拟方法，包括：基于实际的直流电弧等离子体炬物理结构，构建等离子体炬的二维轴对称或三维等效几何模型；进行网格剖分，获得离散化分析模型；建立等离子体工作介质的热力学参数参数和输运系数；构建基于热力学非平衡态的耦合电极鞘层效应的控制方程组；根据实际情况设定等离子体炬的边界条件；在离散化分析模型中，对每个网格单元进行数值初始化；稳态和瞬态模拟计算；对稳态和瞬态模拟结果进行后处理。本发明通过热力学非平衡态模拟电极边界层的实际非平衡效应；通过耦合电极鞘层效应，模拟等离子体与电极的相互作用，避免人工施加边界条件的误差；通过对鞘层电压的自适应迭代求解，满足电流连续性的要求，以提高等离子体炬的数值模拟精度。