КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ КАТОДНОГО УЗЛА С ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ВСТАВКОЙ // Инновационные технологии в науке и образовании: материалы IV Международной научно-практической конференции (28.08.2015 – 30.08.2015, Улан-Удэ). Научный редактор: С. Л. Буянтуев, Ма Тун Цай, Ответственный редактор: Е. Р. Урмакшинова, - Улан-Удэ: Издательство Бурятского государственного университета, 2015. - С. 144-147.
КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ КАТОДНОГО УЗЛА С ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ВСТАВКОЙ
BOUNDARY CONDITIONS OF A THERMOPHYSICAL PROBLEM FOR THE CATHODE ASSEMBLY WITH THERMOCHEMICAL INSERT
В статье впервые рассмотрены постановка и особенности краевых условий к тепло- и электрофизической задаче для составных электродных узлов с термохимическими вставками. Теоретическое исследование стационарного теплового состояния катодного узла состоит в решении системы нелинейных уравнений для двух элементов катодного узла (вставки и обоймы) теплопроводности с учетом джоулева нагрева и неразрывности тока. Особенности поставленной задачи состоят в том, что система уравнений нелинейна, так как коэффициенты электро- и теплопроводности зависят от температуры. Краевые условия задачи также нелинейны, поскольку на граничных условиях происходит сложный теплообмен конструкции с внешней средой: конвективная теплоотдача плазмообразующему газу и радиационное излучение с торца катода. В данной постановке теплоэлектрофизическая задача сформулированными граничными условиями аналитически не решается, поэтому применяется численный метод решения задачи.
The paper presents the setting and features of boundary conditions towards the
thermal and electrical problem for composite electrode assemblies with thermochemical
inserts. Theoretical study of stationary thermal state of the cathode assembly
consists of solving systems of nonlinear equations for the two elements of the
cathode assembly (inserts and clips) of thermal conductivity taking into consideration
Joule heating and the continuity of the current. The problem is that the system of equations is not linear, as electrical and thermal conductivity coefficients are dependent
on temperature. The boundary conditions are nonlinear, since complex heat
transfer design with the environment occurs at the boundary conditions: convective
heat transfer of plasma-forming gas and radiation emissions from the end of the
cathode. In this setting the thermophisical problem with formulated boundary conditions
cannot be solved analytically, so numerical method is used for solving the
problem.
1. Термохимические катоды / Ф. М. Жуков, А. В. Пустогаров, Г.-Н. Б. Дандарон, А. И. Тимошевский. Новосибирск: ИТ СО РАН, 1985. 211 с.
2. Гордеев В. Ф., Пустогаров А. В. Термоэмиссионные дуговые катоды. М.: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.
3. Электрохимический механизм работы циркониевого катода в воздухе. В. М. Жуков, Т. В. Борисова, А. И. Мокрышев, В. В. Пак // Сибирский физико-технический журнал. 1991. Вып. 4. С. 113–118.
4. Peters J., Yin F., Carlos Borges F. M.. Erosion mechanisms of hafnium cathodes at high current // Journal of physics D. 2005. V. 38. P. 1781–1794.