Моделирование параметров плазмы двухструйного плазмотрона с промежуточным электродом

В статье рассмотрены физические процессы, происходящие при воздействии плазменного потока дуги двухструйного плазмотрона на промежуточный электрод – вращающуюся вокруг своей оси со скоростью $10$ тыс. об/мин металлическую заготовку диаметром $5$ см. Нагреваемая поверхность металлической заготовки оплавляется, за счет центробежных сил происходит отрыв материала от заготовки в капельной фазе, после чего происходит охлаждение капель в среде инертного газа, в результате чего получается сферический металлический порошок $(\rm PREP$ процесс$)$. Получаемый порошок применяется в аддитивных технологиях. В статье представлена трехмерная стационарная модель двухструйного плазмотрона с дугой, замыкающейся через промежуточный электрод – вращающуюся металлическую заготовку (приэлектродные процессы не учитываются). Рассмотрено влияние величины тока дуги и расхода плазмообразующего газа на эффективность нагрева заготовки. Представлены как распределенные (температура, скорость плазмы и др.), так и интегральные (мощность в заготовку, мощность потерь на излучение и др.) результаты расчета. Показано, что зависимость мощности в заготовку от расхода плазмообразующего газа имеет «насыщение» – т.е. при превышении определенного расхода мощность в заготовку перестает увеличиваться. В этом случае увеличение тока дуги – наиболее эффективный способ увеличения мощности в заготовку.