磁控等離子體弧溫度場的研究.pdf

1、磁控等離子體弧柔性成形作為一種新的無模加工方法，在多品種、小批量大型板件成形生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，弧柱品質(zhì)對(duì)磁控等離子體弧柔性成形的質(zhì)量和效率起著重要作用。因此，對(duì)磁控等離子體弧熱力學(xué)參數(shù)的診斷就顯得尤為重要。
　　 在國家自然科學(xué)基金(50775019)的資助下，本文主要完成了以下工作：
　　 采用光譜診斷法對(duì)磁控等離子體弧熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行診斷。首先設(shè)計(jì)和構(gòu)建了磁控等離子體弧圖像采集系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置由磁控等離子

2、體弧發(fā)生裝置、光學(xué)系統(tǒng)、控制和顯示部分組成。通過電荷耦合裝置(CCD)對(duì)磁控等離子體弧圖像進(jìn)行采集，經(jīng)圖像采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，由計(jì)算機(jī)控制、顯示和存儲(chǔ)。
　　 借助MATLAB軟件對(duì)獲得的磁控等離子體弧數(shù)字圖像進(jìn)行了增強(qiáng)處理、去噪處理和形態(tài)特征增強(qiáng)等預(yù)處理，獲得了良好的視覺效果和檢測效果，并對(duì)磁控前后的等離子體弧特性進(jìn)行對(duì)比分析。在此基礎(chǔ)上選取圖像中具有代表性的第100行數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑和修正處理，并采用直線交點(diǎn)法確定了弧柱邊緣值。

3、本文討論了數(shù)據(jù)曲線的最小二乘擬合階次應(yīng)滿足的兩個(gè)實(shí)際條件-滿足給定誤差范圍和盡可能減小波紋震蕩現(xiàn)象，確定了最佳擬合階次的方法。
　　 闡述了非對(duì)稱Abel逆變換的數(shù)值計(jì)算方法并用檢測函數(shù)驗(yàn)證了該方法的有效性。在磁控等離子體弧處于局部熱力學(xué)平衡(LTE)、光學(xué)薄、非均勻的假設(shè)條件下，采用YASUTOMO的變量分離法和最小二乘擬合法對(duì)非對(duì)稱Abel逆變換進(jìn)行求解，得到了磁控等離子體弧空間發(fā)射系數(shù)與弧柱半徑的關(guān)系。然后利用沙哈(Sah

4、a)方程和狀態(tài)方程等方程組計(jì)算磁控等離子體弧的粒子數(shù)密度和配分函數(shù)，從而得到了空間發(fā)射系數(shù)與溫度的關(guān)系。利用標(biāo)準(zhǔn)溫度法對(duì)非等距選取涵蓋弧柱范圍的17行數(shù)據(jù)進(jìn)行了徑向溫度場計(jì)算，從而獲得了弧柱軸向截面的二維溫度場分布。
　　 結(jié)果表明，本文所獲得的磁控等離子體弧軸向截面的二維溫度場分布驗(yàn)證了本文對(duì)磁控等離子體弧特性分析的結(jié)論。另外，對(duì)磁控等離子體弧柔性成形參數(shù)的控制提供了參考依據(jù)，也為進(jìn)一步求解磁控等離子體弧實(shí)際熱源模型創(chuàng)造了良好