真空アークにおける３次元電磁熱流体シミュレーションを用いた陰極ジェットの流速と陰極温度の時間推移の解析

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: EPP22073,SA22040,SP22008

グループ名: 【A】基礎・材料・共通部門 放電・プラズマ・パルスパワー/【B】電力・エネルギー部門 静止器/【B】電力・エネルギー部門 開閉保護合同研究会

発行日: 2022/07/17

タイトル(英語): Analysis of Time Variation of Cathode Jet Flow Velocity and Cathode Temperature Using Three-Dimensional Electromagnetic Thermal Fluid Simulation in Vacuum Arc

著者名: 高木 真宏(東京都市大学),鈴木 裕斗(東京都市大学),森下 穂香(東京都市大学),鈴木 祐揮(東京都市大学),根本 雄介(東京都市大学),任 振威(東京都市大学),岩尾 徹(東京都市大学)

著者名(英語): Masahiro Takagi(Tokyo City University),Hiroto Suzuki(Tokyo City University),Honoka Morishita(Tokyo City University),Yuki Suzuki(Tokyo City University),Yusuke Nemoto(Tokyo City University),Zhenwei Ren(Tokyo City University),Toru Iwao(Tokyo City University)

キーワード: 真空アーク|陰極点|陰極ジェット|３次元電磁熱流体シミュレーション|vacuum arc|cathode spot|cathode jet|three-dimensional electromagnetic thermal fluid simulation

要約(日本語): ３次元電磁熱流体シミュレーションを用い，真空アークにおける陰極ジェットの流速と陰極温度の時間推移の解析を行った。結果として，電流密度が高いほど陰極温度が早く沸点に達し，金属蒸気がアークへ混入することによる圧力勾配および熱膨張の発生により陰極点近傍から外周部へ向かう陰極ジェットが発生した。陰極ジェットの流れは亜音速流れであり，イオンを含む重粒子は陽極方向へ高速で吹き流されることが明らかとなった。

要約(英語): Three-dimensional electromagnetic thermal fluid simulation was developed in order to investigate various parameters near the cathode spot which are difficult to obtain by experimental measurement. In this research, time variation of cathode jet flow velocity and cathode temperature in vacuum arc was analyzed. As a result, when the current density became high, the cathode temperature reached the boiling point and caused metal vapor contamination in the arc. The cathode jet was generated from the cathode spot toward the periphery part, because of pressure gradient and thermal expansion. Moreover, heavy particles including ions were blown toward the anode at high speed under the influence of the subsonic cathode jet.

本誌: 2022年7月20日-2022年7月21日放電・プラズマ・パルスパワー/静止器/開閉保護合同研究会-1

本誌掲載ページ: 41-46 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 686 Kバイト