等离子体射流已广泛应用于材料加工过程中,例如,等离子体喷涂、热等离子体的化学蒸发与沉积,热等离子体合成,等离子体切割,表面重熔和覆层等等。当射流喷射入静止的气体环境时,由于射流流体和环境气体间的动量交换,环境气体会被引射进射流区,从而使射流的总轴向质量通量不断增加,并导致射流中的温度、轴向速度和成分组成的空间演化。在燃烧过程中,射流的引射制约着射流流体与周围环境气体的掺混过程,从而影响火焰的发展及化学反应的持续时间。在材料加工过程中,高温气体对环境气体的引射往往会影响加工过程的质量。本文应用SIMPLE算法程序,采用K—ε双方程模型,选用不同气体,如空气、氮气、氢气和甲烷作为射流入口气体,研究了常温湍流自由射流与冲击射流对环境气体的引射特性。研究结果表明模拟结果与实验所建立的引射关联式符合良好。在湍流冲击射流模拟中,由于二者分子量相差不大,入口气体选择为氮气或空气对于湍流冲击射流的模拟结果影响很小。由于冲击射流中壁面射流的形成,在壁面区域对周围气体的引射量急剧增加。本文还采用数值模拟方法考察了射流保护罩对等离子体自由射流的影响,以及固定保护罩长度下射流进口处最高速度和最高温度变化分别对等离子体自由射流的引射特性的影响。结果表明,加保护罩对等离子体射流主流区外的流线分布影响较大,但对层流与湍流自由射流主流区参数的变化影响不大。同时,在固定保护罩长度下,改变湍流射流入口温度和速度对射流的轴向通量都有一定的影响,射流的轴向通量随着射流入口温度的增加而降低,这一点与层流射流的情形恰好相反。射流的净轴向通量随着射流入口速度的增加而增加。在数值模拟的基础上,对湍流等离子体射流的引射特性进行了实验研究。实验中采用了多孔壁技术直接测量了湍流等离子体射流的引射量。结果表明,湍流射流的引射量随射流入口流量而增加,随控制罩长度的增加而增加。