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Numerical study of the anode boundary layer in atmospheric pressure arc discharges

Semenov, Igor und Krivtsun, Igor und Reisgen, Uwe (2016) Numerical study of the anode boundary layer in atmospheric pressure arc discharges. Journal of Physics D: Applied Physics, 49. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/0022-3727/49/10/105204. ISSN 0022-3727.

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Offizielle URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3727/49/10/105204/meta;jsessionid=71E1CF7EC4D23A688EC14F062E16FF22.c2.iopscience.cld.iop.org

Kurzfassung

The anode boundary layer in atmospheric pressure arc discharges is studied numerically on the basis of the hydrodynamic (diffusion) equations for plasma components. The governing equations are formulated in a unified manner without the assumptions of thermal equilibrium, ionization equilibrium or quasi-neutrality. For comparison, a quasi-neutral model of the anode layer is also considered. The numerical computations are performed for an argon arc at typical values of the current density in anode layers (500–2000 A cm−2). The results of numerical modelling show that the common collisionless model of the sheath fails to describe the sheath region for the problem under consideration. For this reason, a detailed analysis of the anode sheath is performed using the results of unified modelling. In addition, the distributions of plasma parameters in the anode layer are analysed and the basic characteristics of the layer (anode voltage drop, sheath voltage drop, anode layer thickness, sheath thickness, heat flux to the anode) are calculated. Our results are found to be in good agreement with the existing theoretical predictions and experimental data. The dependence of the anode layer characteristics on the current density is also discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/104563/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Numerical study of the anode boundary layer in atmospheric pressure arc discharges
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Semenov, IgorForschungsgruppe Komplexe Plasmen, DLR, OPhttps://orcid.org/0000-0001-6689-448XNICHT SPEZIFIZIERT
Krivtsun, IgorE.O. Paton Electric Welding InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reisgen, UweWelding and Joining Institute, RWTH Aachen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Februar 2016
Erschienen in:Journal of Physics D: Applied Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:49
DOI:10.1088/0022-3727/49/10/105204
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0022-3727
Status:veröffentlicht
Stichwörter:anode boundary layer, atmospheric pressure arc discharges, numerical modelling, hydrodynamic equations
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Komplexe Plasmen / Theorie, Simulation (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Forschungsgruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Semenov, Igor (Admin.), Funktional
Hinterlegt am:06 Jun 2016 16:23
Letzte Änderung:28 Nov 2023 09:24

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