Исследование и проектирование газоразрядных коммутаторов тока с применением методов математического моделирования

Исследование и проектирование газоразрядных коммутаторов тока с применением методов математического моделирования

Автор: Юдаев, Юрий Алексеевич

Шифр специальности: 05.27.02

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Рязань

Количество страниц: 432 с. ил.

Артикул: 3398711

Автор: Юдаев, Юрий Алексеевич

Стоимость: 250 руб.

Исследование и проектирование газоразрядных коммутаторов тока с применением методов математического моделирования  Исследование и проектирование газоразрядных коммутаторов тока с применением методов математического моделирования 

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава I. Газоразрядные преобразовательные приборы. Современное состояние производства, проектирования и методов моделирования
1.1. Газоразрядные коммутаторы тока
1.2. Системы автоматизированного проектирования и моделирования изделий электронной техники.
1.3. Обзор методов математического моделирования электрических и магнитных полей и общие вопросы моделирования процессов в приборах и устройствах плазменной электроники
1.3.1. Методы численного моделирования электрических полей
1.3.2. Методы численного моделирования магнитных нолей
1.3.3. Моделирование физических процессов методом частиц
1.4. Обзор методов моделирования физических процессов в газоразрядных приборах
1.4.1. Анализ методов построения моделей газонаполненных систем
1.4.2. Модели, основанные на использовании уравнения Больцмана.
1.4.3. Модели, основанные на гидродинамическом приближении.
1.4.4. Анализ численных методов решения гидродинамических уравнений и уравнения Больцмана.
1.4.5. Вероятностные методы моделирования физических процессов в низкотемпературной плазме
1.5. Особенности применения и моделирования волн ионизации
1.5.1. Экспериментальные работы по изучению волнового механизма пробоя газоразрядных промежутков
1.5.2. Теоретические работы по исследованию волн ионизации
1.5.3. Области применение волн ионизации
1.6. Тепловые процессы и эрозия электродов в газоразрядных коммутаторах тока.
1.6.1. Тепловые потоки на электроды.
1.6.2. Модели эрозионных и тепловых процессов.
1.6.3. Методы решения уравнения теплопроводности
1.7. Выводы к обзору литературы.
Глава II. Методика проведения лабораторных исследований и создания математических моделей процессов, протекающих в газоразрядных приборах
2.1. Методологические вопросы моделирования физических процессов, протекающих в газоразрядных приборах
2.2. Структура системы математического моделирования газоразрядных приборов
2.3. Особенности построения лабораторных установок для проведения экспериментальных исследований
2.3.1. Экспериментальная установка для исследования динамических процессов, протекающих в управляемых коммутаторах тока и в газонаполненных разрядниках
2.3.2. Экспериментальная установка для исследования волн ионизации.
2.3.3. Экспериментальная установка для исследования тепловых
процессов, протекающих в газоразрядных коммутаторах тока
2.4. Выводы к главе.
Глава III. Моделирование электрических и магнитных полей и траекторий заряженных частиц в газоразрядных приборах.
3.1. Моделирование электрических полей
3.1.1 Построение расчетной сетки в области моделирования
3.2. Численнаясхема расчета электрических полей.
3.2.1. Расчет распределения поля методом фиксированных узлов
3.3. Моделирование магнитных полей.
3.4 Аппроксимация распределения электрических и магнитных полей
3.4.1. Тестовая задача аппроксимации распределения электрического поля.
3.5. Моделирование траекторий заряженных частиц
3.5.1. Расчет времени пересечения частицей границы конечного элемента.
3.5.2. Тестовая задача расчета траектории заряженной частицы.
3.6. Численные исследования распределения электрических полей и траекторий заряженных частиц в газоразрядных приборах
3.6.1. Исследования электрических полей в импульсных водородных тиратронах
3.6.2. Исследование электрического поля ртутного тиратрона.
3.6.3. Исследование электрических полей в защитных разрядниках
3.6.4. Численные исследования траекторий заряженных частиц
в водородном тиратроне.
3.7. Выводы к главе
Глава IV. Моделирование и исследование процесса формирования разряда в двухэлектродных промежутках
4.1. Моделирование процесса формирования разряда низкого давления в двухэлектродном промежутке с накаленным катодом
4.1.1. Развитие разряда в двухэлектродных промежутках с накаленным катодом.
4.1.2. Модель формирования разряда методом потоков.
4.2. Моделирование процесса формирования разряда в двухэлектродном промежутке с холодным катодом
4.2.1. Формирование разряда в двухэлектродном промежутке с холодным катодом.
4.2.2. Математическая модель формирования разряда.
4.3. Моделирование процесса формирования разряда методом частиц
4.4. Экспериментальные исследования влияния поверхности катода на процесс формирования разряда
4. 5. Выводы к главе
Глава V. Исследование и моделирование процесса формирования и распада плазмы в управляемых коммутаторах тока
5.1. Формирование разряда в управляемых газоразрядных коммутаторах тока
5.1.1. Развитие разряда в катодносеточной области
5.1.2. Формирование разряда в анодной камере
5.2. Моделирование процесса формирования плазмы при использовании подготовительного разряда.
5.3. Обсуждение результатов численного моделирования
5.4. Моделирование процессов деионизации при низком и среднем давлении
5.4.1. Деионизация газоразрядного промежутка
5.4.2. Моделирование процесса деионизации при остаточном напряжении на электродах
5.5. Экспериментальные исследования процесса деионизации плазмы в газоразрядных коммутаторах тока
5. 6. Выводы к главе
Глава VI. Экспериментальные исследования и моделирование волнового механизма формирования разряда
6.1. Экспериментальные исследования волнового пробоя газоразрядных промежутков.
6.1.1. Влияние различных видов катодов на свойства волн ионизации.
6.1.2. Прохождение волн ионизации через диафрагмированные промежутки
6.1.3. Прохождение волн ионизации по промежуткам с предварительной ионизацией
6.2. Особенности развития волнового разряда.
6.3. Исследования формирования разряда в коммутаторах тока
при управлении высоковольтными импульсами.
6.3.1. Численные исследования волнового механизма формирования разряда в управляемых коммутаторах тока.
6.4. Газоразрядные коммутаторы тока с волновым механизмом токопрохождения.
6.4.1. Сравнительный анализ работы коммутаторов в схемах с различным управлением.
6.4.2. Исследование коммутационных характеристик газоразрядного прибора, управляемого волной ионизации.
6.5. Выводы к главе.
Глава VII. Исследование тепловых и эрозионных процессов в газоразрядных коммутаторах тока.
7.1. Физические процессы, приводящие к выделению мощности
на электродах газоразрядных приборов
7.2. Моделирование тепловых процессов.
7.2.1. Дискретизация расчетной области
7.3. Моделирование процесса эрозии электродов.
7.3.1. Задание граничных условий
7.3.2. Решение уравнения теплопроводности.
7.4. Исследование эрозионной стойкости катодной поверхности неуправляемых газонаполненных разрядников.
7.5. Выводы к главе.
Заключение.
Список литературы


Моделирование разряда на левой ветви кривой Пашена ,7,0 без учета вторичной эмиссии электронов с катода под действием нейтралов перезарядки приводит к отклонению расчетных зависимостей от экспериментальных. Наиболее значительное отклонение наблюдается в Не. Б. Н. Клярфельдом, Л. Г. Гусевой 4,6 и в работах других авторов 7,8 были проведены экспериментальные исследования, которые выявили влияние отраженных от анода электронов на ионизацию газа. Учет этого явления приближает расчетные значения потенциалов и времени развития кнудсеновского разряда к экспериментальным результатам 9,9,. Наиболее сложным, с точки зрения математического описания и моделирования, является процесс развития разряда в газонаполненных системах. В монографии Т. А. Ворончева 3 приведен обзор самых ранних работ по развитию разряда в диодных промежутках с накаленным катодом. Попытки аналитического решения задачи развития разряда наталкивались на серьезные трудности и решались с большими допущениями 4,5. Одной из первых работ по моделированию процесса развития разряда в двухэлектродном промежутке низкого давления с накаленным катодом, доведенной до численных результатов, совпадающими с экспериментальными данными, можно считать работу Б. Д. Малолеткова 6. Используя методику, предложенную в 4,5 автор получил временные зависимости тока и напряжения на аноде, связанные с внутренними процессами. Исследуя динамику формирования плазмы в газоразрядных промежутках с накаленными катодами численными методами А. С. Арефьев получил взаимосвязь процессов, протекающих при формировании разряда с тепловыми и эрозионными процессами на электродах ГРП. Л. И. Кузьмичев, В. С. Болдасов 2, Ф. Г. Бакшт 3 рассматривали влияние различных факторов на процесс формирования разряда при помощи моделей, учитывающих широкий круг элементарных процессов ионизация электронами, ионами и нейтралами перезарядки, вторичная эмиссия с катода под воздействием ионов и быстрых атомов перезарядки, отражение электронов от анода в стационарных режимах. Ограниченным числом работ представлены модели, учитывающие процессы в многомерных газонаполненных системах. В 6, 4, 5 описаны численные исследования стационарных процессов в плоских трехэлектродных системах с термокатодами. В 6 описана численная модель плоского газоразрядного триода, учитывающая ионизацию газа катодными и вторичными электронами, образовавшимися в пространстве катодсетка. Моделирование стационарного режима водородного тиратрона провели . М. 7, основываясь на результатах работы 8 они получили параметры функции распределения электронов по энергиям и влияние электрического поля на распределение электронов. Vx 1. Е и В векторные электрические и магнитные поля, соответственно, оператор С описывает все процессы взаимодействия упругий и неупругий удар между частицами сорта к, приводящих к изменениям для . Одной из серьезных проблем, возникающих при численном моделировании низкотемпературной плазмы, является недостаток данных, связанных с аппроксимациями сечений элементарных процессов . В связи с этим число корректных моделей сконцентрировано вокруг инертных газов, водорода и азота. Возбуждение и ионизация атомов электронами главный процесс при поддержании газового разряда, однако в последнее время наметилась тенденция более полного учета элементарных процессов, включающих ионизацию атомов газа фотонами, ионами, быстрыми нейтралами . Болдасов, А. И. Кузьмичев 5,6, К. Н. Ульянов , В. И. Банин, А. Я. Эндер 1,2. В работах рассматриваются электронэлектронные и электронионные взаимодействия, которые играют важную роль в радио и микроволновых разрядах и при малой энергии электронов в 0. В эффект Рамзауэра. Всесторонне теория атомных столкновений, рассмотрена в монографии Г. Месси 6. Моделирование разнообразных процессов в тлеющем разряде различными методами приведено в 7. Описание поведения заряженных частиц в плазме газового разряда низкого давления в работах, построенных с использование уравнения Больцмана, базируется на применении нескольких моментов функции распределения ,5.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.319, запросов: 229