Національний технічний університет України «Київський політехнічни інститут імені Ігоря Сікорського» ROR 00syn5v21 Київ, Україна Анотація-Проведено моделювання процесу магнітного відсічення електронів у вакуумному комутаторі з анодом у вигляді індуктора. Розрахунки виконувалися за алгоритмом відповідно до фізико-топологічної моделі фізичних процесів у вакуумному комутаторі, яка враховувала розподіл струмів в аноді, розподіл індукції магнітного поля, розподіл напруженості електричного поля у вакуумному комутаторі, траєкторію електронів, емітованих катодом та умови переривання струму. Визначення розподілу струму в аноді, конфігурації електричного і магнітного полів проводилося за математичною моделлю, заснованою на рівняннях Максвелла для вакууму і електропровідного матеріалу анода і граничних умовах, адаптованих до форми елементів електродів. Для визначеності використовувалися також матеріальні рівняння. Отримані результати можуть використовуватися при розробці конструкції вакуумного комутатора з перериванням струму вакуумно-дугового розряду. Ключові слова-вакуумний комутатор; комп'ютерне моделювання; фізико-топологічне моделювання електронного пристрою; рівняння Максвела; магнітне відсічення електронів; математична модель; трасування траєкторії електронів. Keywords-vacuum switch; computer modeling; physical and topological modeling of an electronic device; Maxwell's equations; magnetic cutoff of electrons; mathematical model; tracing of the trajectory of electrons.
The general principles of physical and topological modeling and construction of algorithms for calculations of a wide range of electronic devices with induction heating of functional elements up to temperatures at which thermoelectronic emission and/or evaporation of the working substance in the atomized state are considered. The direction of physical-topological modeling was chosen due to the possibility of detailed analysis, based on the primary principles for related physical processes in devices, taking into account the impact of physical properties of functional elements and their design and topological (i.e. geometric) parameters. Thus, the results are obtained by solving a system of fundamental equations, which usually include Newton's and Maxwell's equations, the conservation laws of particles, charge, energy and momentum, as well as material properties, boundary and initial conditions. The set of equations is determined by the number of processes that significantly affect the operation of devices. The construction of the device model is based on the consistent hierarchy of elementary physical processes with the sequential transfer of the results of calculations for lower-level models to higher-level models in the form of initial conditions. The original mathematical models of elementary processes are represented by systems of integral-differential equations with partial derivatives in continuous space and continuous time and belong to the class of distributed mathematical models. Methods for solving the system of equations are considered. On the example of a vacuum metal evaporator with induction heating for thermovacuum coating deposition, the procedure of decomposition of the general physical process in the evaporator with a concentrator as a step-down transformer is given and the hierarchy of elementary processes is clarified. Typical initial and boundary conditions for calculating related physical processes are determined. The available application computer soft packages for the calculation of physical and topological models of various induction devices are considered. In the final part of the article it is considered the structure and structure of physical-topological models of devices with induction heating of particle emitters: i) the thermoionic metal evaporator with ionization of vapor by electrons emitted by a thermocathode from an alloy with low electron output, the cathode is made in the form of an insert on the upper end of the crucible, and ii) the X-ray tube with an inductively heated thermoelectron cathode. Calculation results of the electromagnetic field and current distribution, heat exchange in vapor and electron emitters and their emission fluxes, as well as the trajectories of emitted electrons are presented. Analysis of electron trajectories allowed to optimize the topology and design of these devices.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.