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Simulation of Metal Droplet Sputtering and Molten Pool on Copper Contact under Electric Arc Simulation de pulvérisation de gouttelettes métalliques et de piscine en fusion sur contact de cuivre sous arc électrique

Kai BO, Xue ZHOU, Guofu ZHAI, Mo CHEN

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Résumé:

Le micromécanisme du bain de fusion et la pulvérisation de gouttelettes métalliques sont importants pour l'érosion des matériaux provoquée par la rupture ou la création d'arcs, en particulier pour les dispositifs de commutation de haute puissance. Dans cet article, basé sur les équations de Navier-Stokes pour un fluide visqueux incompressible et l'équation de potentiel pour le champ électrique, un modèle hydrodynamique simplifié à symétrie axiale 2D a été construit pour décrire la formation de la pulvérisation de gouttelettes de métal fondu et du bain fondu sous un point d'arc près de la région de l'électrode. Le processus de fusion a été pris en compte par la relation entre le pourcentage volumétrique du métal en fusion et la température, une surface libre de déformation du métal liquide a été résolue en couplant le maillage mobile et le remaillage automatique. Les comportements simulés de pulvérisation de gouttelettes métalliques et de bassin fondu sont présentés par les séquences de distribution de température et de vitesse. Le mécanisme d'influence de la répartition de la pression et du flux de chaleur sur la formation d'un bain de fusion et la pulvérisation de gouttelettes métalliques a été analysé en fonction de la répartition de la température et des angles de pulvérisation. Sur la base des résultats de simulation, nous pouvons distinguer deux modèles différents du processus de pulvérisation de gouttelettes de métal fondu : l’éjection des bords et l’éjection du centre. De plus, une nouvelle explication est proposée sur la base de résultats calculés avec une distribution de pression de point d'arc sous forme à la fois unimodale et bimodale. Cela montre que la distribution de la pression du point d'arc joue un rôle important dans la gouttelette de métal éjectée du bain de fusion, l'angle de chute du jet fondu peut être diminué en même temps que l'augmentation de la pression du point d'arc.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E101-C No.9 pp.691-698
Date de publication
2018/09/01
Publicisé
ISSN en ligne
1745-1353
DOI
10.1587/transele.E101.C.691
Type de manuscrit
Special Section PAPER (Special Section on Recent Development of Electro-Mechanical Devices)
Catégories

Auteurs

Kai BO
  Harbin Institute of Technology
Xue ZHOU
  Harbin Institute of Technology
Guofu ZHAI
  Harbin Institute of Technology
Mo CHEN
  Tokyo Institute of Technology

Mots-clés

Table des matières