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等离子射流利用导电气体中电流和磁场间的相互作用力使气体高速喷射而产生。本文针对等离子射流流动特性开展了实验和仿真研究,研究成果为等离子射流在推进装置上的应用提供理论参考。(1)基于磁流体动力学(简称MHD),建立了磁流体耦合数学物理模型,基于Fortran语言,编制了磁流体动力学仿真软件,将磁场与流场进行耦合计算,以考虑电磁场对电离流体的洛伦茨力作用。采用编制的仿真软件计算得到了磁流体流过钝头铜柱的流场参数,以及磁流体经壁面的演化过程,将仿真结果与实验结果进行了对比,验证了仿真软件的可信度和精度。(2)采用编制的仿真软件数值模拟了亚音速圆柱喷管的等离子射流流动过程,得到了等离子射流的流场分布,分析了喷管内流场参数对于等离子射流的影响。结果显示,亚音速等离子射流内喷嘴出口处物理值变化幅度大,压强在内喷嘴处呈震荡变化且幅值随轴向逐渐减小,直至外喷嘴出口处才趋于稳定；速度及湍动能随轴向变化的总体趋势是间断性地减小,而温度则是沿轴向先增大后减小。结合仿真所用的亚音速喷管模型,设计了一种竖直结构、易拆装、阳极易更换、电极水冷一体化的等离子射流样机装置。用红外热像仪对等离子射流温度场进行了测量,实验结果与仿真结果吻合较好。(3)采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了超声速拉瓦尔喷管内的等离子体流动过程,分析了喷管内部电磁耦合场参数对等离子体流动过程的影响。针对氮气、氩气两种不同工质气体,研究了不同工质环境下喷管等离子射流流场的温度场特性以及对喷管结构的影响。同时,为了分析水冷系统对喷管出口壁面烧蚀情况的影响,设计了一套水冷装置,采用实验方法分析了水冷系统对喷管出口温度的影响。结果显示,射流的压强、速度、温度及湍动能在喷嘴的喉部位置均达到峰值,随后在扩张段,压强随轴线迅速减小并很快趋于稳定；而温度则是沿轴线方向逐渐较小。氮气与氩气的起弧温差随电流的增大而增大。未使用水冷装置的射流温度峰值超过了1000℃,使用水冷装置后显著降低了等离子射流的峰值温度。本文的研究成果为等离子射流的应用提供了理论依据。