Конечно-элементная модель теплообмена в безнакальном термоэмиссионном катоде

Abstract

Предпринята попытка построения конечно-элементной (КЭ) модели для описания теплообмена, происходящего в безнакальном термоэмиссионном катоде (БНК). В работе рассмотрены режимы запуска БНК, выхода БНК на стационарный режим и собственно стационарный режим. Основное внимание было уделено выбору геометрических и теплофизических параметров КЭ модели. Оценка достоверности модели проводилась на основании сравнения с результатами экспериментальных измерений. Продемонстрирована возможность адекватного численного анализа сложной прикладной нелинейной нестационарной задачи радиационного теплообмена при помощи метода конечных элементов (МКЭ).

Зроблено спробу побудови кінцево-елементної (КЕ) моделі для опису теплообміну, що відбувається в безнакальному термоемісійному катоді (БНК). В роботі розглянуто режими запуску БНК, виходу БНК на стаціонарний режим та стаціонарний режим. Основну увагу було приділено вибору геометричних та теплофізичних параметрів КЕ моделі. Оцінка достовірності моделі проводилася виходячи з порівняння з результатами експериментальних вимірів. Продемонстровано можливість адекватного чисельного аналізу складного прикладного нелінійного нестаціонарного завдання радіаційного теплообміну за допомогою методу кінцевих елементів (МКЕ).

Finite-element model was developed in order to simulate heat transfer in the heaterless thermoemission cathode. Start-up, pre-stationary and stationary regimes were under consideration in the work. The main efforts were devoted to geometrical and thermophysical properties of finite element model. The model validation were based upon experimental measurements of temperature distributions along cathode external housing. An adequacy of FE numerical analysis of complex thermal radiation heat transfer engineering problem were demonstrated.