Математическое моделирование теплофизических процессов в термокатодах сильноточных плазменных систем
- 1,2,3 Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Калуга, Россия)
Аннотация
Постановка проблемы. Сегодня важной проблемой является использование информационных технологий для решения научных и инженерных задач, которые связаны с обработкой больших объемов информации, полученных в результате теоретических и экспериментальных исследований. Статья посвящена организации информационного и математического обеспечения информационной системы расчета параметров малоинерционных термокатодов для сильноточных плазменных систем (СПС), на основе которых производится выбор программных средств для реализации моделирования физических процессов, расчетов параметров и выбора конструкции термокатодов.
Цель. Провести математическое моделирование теплофизических процессов в термокатодах СПС.
Результаты. Проведены аналитические исследования теплофизических параметров термокатодов. Представлены формулы расчета выхода термокатода в стационарный режим для идеальных и реальных катодов, эксплуатирующихся в вакууме и газовой среде. Приведено общее уравнение теплопроводности, позволяющее качественно анализировать процесс разогрева катода и являющееся математической основой для получения уравнений процесса разогрева реальных катодов.
Практическая значимость. Представленный математический аппарат готов к использованию в программных средствах, позволяющих производить сложные математические расчеты, и может стать частью математического обеспечения информационных систем расчета теплофизических параметров термокатодов для СПС.
- Поступила
- 14.09.2022
- Одобрена
- 21.09.2022
- Принята
- 10.10.2022
Для цитирования
Белова И.К., Дерюгина Е.О., Чухраев И.В. Математическое моделирование теплофизических процессов в термокатодах сильноточных плазменных систем // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2022. Т. 20. № 5. С. 25−36. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202205-05
Список источников
- Цыдыпов Б.Д. Тепломассоперенос и динамика катодных и прикатодных процессов сильноточных плазменных систем: Автореф. дис. … докт.тех. наук: 01.04.14. Улан–Удэ. 2011. 258 с. – URL: https://www.dissercat.com/content/teplomassoperenos-i-dinamika-katodnykh-i-prikatodnykh-protsessov-silnotochnykh-plazmennykh-s.
- Галанин М.П., Родин А.С. Исследование и применение метода декомпозиции области для моделирования тепловыделяющего элемента // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2022. Т. 62. № 4. С. 659–676. - URL: http://mi.mathnet.ru/rus/zvmmf/v62/i4/p659.
- Злотник А.А., Злотник И.А. Быстрые Фурье-солверы для МКЭ высокого порядка с тензорными произведениями для уравнения типа Пуассона // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2020. Т. 60. № 2. C. 234–252. URL: http://mi.mathnet.ru/zvmmf11033.
- Боговский М.Е. Уравнения математической физики: Учеб. пособие. М.: МФТИ. 2019. 106 с.
- Белова И.К., Дерюгина Е.О. Эмиссионные параметры термокатодов в разряде низкого давления // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. № 10. C. 57-59.
- Петров И.Б. Вычислительная математика для физиков: Учебник для вузов. М.: Физматлит. 2021. 376 с.
- Белова И.К. Моделирование тепловых процессов идеального термокатода с использованием пакета прикладных программ MathCad. Инженерный журнал: наука и инновации. 2014. Вып. 8. – URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/ener-gy/1276.html.
- Огородникова О.М. Вычислительные методы в компьютерном инжиниринге: Учеб. пособие. Екатеринбург: УрФУ. 2013. 130 с.
- Колпащиков А.М. Применение языка программирования Python в конструкторских расчетах. // Молодой ученый. 2017.
№ 49(183). С. 56-59. - URL: https://moluch.ru/archive/183/46897/. - Игнатьев А.А., Субоч К.А. Использование IPython в качестве интерактивной среды математического моделирования процессов в машиностроении // Молодой ученый. 2015. № 21.2 (101.2). С. 25-27. - URL: https://moluch.ru/archive/101/23656/.