Regimes of Arc Plasma Flow at Low Pressure

(Received 10 May 1996, revised 8 October 1996, accepted 15 October 1996)

Abstract
The subsonic plasma jets with the diffusive shapes and supersonic cylindrical jets in argon and nitrogen in low pressure chamber using the plasma torch with segmented anode were generated. These plasma flow regimes are obtained for specified conditions of plasma torch operating parameters and pressure in chamber. Based on the LTE assumption, simple calculations have been performed for predicting the conditions of generating supersonic and subsonic plasma jets. These calculations allow to analyse the temperature, velocity and shape of plasma jets for operating parameters of plasma torch such as arc current, gas flow rate and pressure in the chamber. The energy transfer for subsonic and supersonic jets is also calculated and discussed.

Résumé
Des jets de plasma, subsoniques avec une forme diffusive ou supersoniques et cylindriques ont été obtenus avec de l'argon et de l'azote dans une chambre à basse pression utilisant une source à plasma avec une anode segmentée. Ces régimes d'écoulement sont obtenus pour des conditions spécifiques de pression dans la chambre et de fonctionnement de la source. À partir de l'hypothèse d'éuilibre thermodynamique local, un simple calcul a montré que l'on pouvait définir les conditions permettant d'obtenir des jets soit subsoniques soit supersoniques et analyser la température, la vitesse et la forme des jets de plasma pour différentes conditions de fonctionnement de la source en intensité du courant d'arc et en pression dans la chambre. Les transferts énergétiques pour des jets subsoniques et supersoniques ont été calculés et discutés.