(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210820902.4 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 内蒙古工业大 学 地址 010051 内蒙古自治区呼和浩特市新 城区爱民路 （北） 49号 (72)发明人 洪海涛　韩永全　陆寅　王璐　 杜茂华　姚青虎　孙振邦　 (74)专利代理 机构 北京酷爱智慧知识产权代理 有限公司 1 1514 专利代理师 徐靓 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/14(2006.01) G06T 17/20(2006.01) (54)发明名称 基于电弧轮廓信息的等离子体电流密度计 算方法及装置 (57)摘要 本发明实施例公开了一种基于电弧轮廓信 息的等离子体电流密度计算方法及装置， 所述方 法包括： 获取电弧温度分布图像， 根据电弧温度 分布图像计算电弧轮廓位置坐标； 基于电弧轮廓 位置坐标构造电弧实体几何模型， 并创建偏微分 方程， 构造用于求解二维电弧电势分布的拉普拉 斯方程； 设定偏微分方程边界条件； 对电弧实体 几何模型进行网格划分， 求解拉普拉斯偏微分方 程,以获得电弧等离子体电势分布； 再 以插值的 方式获取电弧等离子体内部电导率， 计算得到电 弧等离子体电流密度分布。 本发 明不仅能够基于 电弧轮廓适时调整求解区域， 适用电弧种类多、 扩大了应用范围， 而且能够灵活加载边界条件， 为进一步提高电弧等离子体电流密度分布计算 精度奠定可靠 基础。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 115203936 A 2022.10.18 CN 115203936 A 1.一种基于电弧轮廓信息的等离 子体电流密度计算方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取电弧温度分布图像， 根据所述电弧温度分布图像 计算电弧轮廓位置坐标； 基于所述电弧轮廓位置坐标构造电弧实体几何模型， 并创建偏微分方程， 构造用于求 解二维电弧电势分布的拉普拉斯方程； 根据电弧等离 子体电势分布特 征， 设定偏微分方程 边界条件； 对所述电弧实体几何模型进行网格划分， 求解所述拉普拉斯偏微分方程,以获得电弧 等离子体电势分布； 再以插值的方式获取电弧等离子体内部电导率， 计算得到电弧等离子体电流密度分 布。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述获取电弧温度分布图像， 根据所述电 弧温度分布图像 计算电弧轮廓位置坐标， 具体为： 调用load函数， 按照指定文件路径获取电弧温度分布图像； 根据所述电弧温度分布图像的特 征， 获取电弧轴线位置； 从所述电弧轴线位置逐 行扫描电弧温度分布图像， 计算得到电弧轮廓径向位置坐标； 采用三次多 项式对所述电弧轮廓径向位置坐标进行拟合， 获得光滑电弧轮廓； 再根据所述电弧温度分布图像， 获取电弧轮廓轴向位置坐标。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述构造电弧实体几何模型， 创建偏微分 方程， 构造用于求 解二维电弧电势分布的拉普拉斯方程， 具体为： 构造电弧实体几何模型； 将所述构造电弧实体几何模型分解 为最小区域； 创建偏微分方程， 设置偏微分方程系数， 构造用于求解二维电弧电势分布的拉普拉斯 方程。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据电弧等离子体电势分布特征， 设 定偏微分方程 边界条件， 具体为： 设定电弧上边界条件； 设定电弧下边界条件； 设定电弧左右边界条件。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述设定电弧上边界条件， 具体为： 计算钨极端部电流密度高斯分布系数； 插值获取电弧上边界等离 子体电导 率； 计算电弧上边界的电势分布。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对电弧实体几何模型进行网格划分， 求解所述拉普拉斯偏微分方程,以获得电弧等离 子体电势分布， 具体为： 针对电弧实体几何模型， 创建二维三角形网格； 评价网格单 元的形状质量； 求解电弧等离 子体电势分布拉普拉斯偏微分方程； 绘制电弧等离 子体电势分布图。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述再以插值的方式获取电弧等离子体 内 部电导率， 计算得到电弧等离 子体电流密度分布， 具体包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203936 A 2插值获取电弧等离 子体内部电导 率； 计算电弧等离 子体电场强度分布； 计算电弧等离 子体电流密度分布。 8.一种基于电弧轮廓信息的等离 子体电流密度计算装置， 其特 征在于， 包括： 采集单元， 用于获取电弧温度分布图像； 构建单元， 用于: 根据所述电弧温度分布图像 计算电弧轮廓位置坐标； 基于所述电弧轮廓位置坐标构造电弧实体几何模型， 并创建偏微分方程， 构造用于求 解二维电弧电势分布的拉普拉斯方程； 处理单元， 用于： 根据电弧等离 子体电势分布特 征， 设定偏微分方程 边界条件； 对所述电弧实体几何模型进行网格划分， 求解所述拉普拉斯偏微分方程,以获得电弧 等离子体电势分布； 再以插值的方式获取电弧等离子体内部电导率， 计算得到电弧等离子体电流密度分 布。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203936 A 3