Описывается разработанное программное обеспечение, позволяющее моделировать нестационарные тепловые режимы коллекторов электронно-оптических систем (ЭОС). Программное обеспечение (ПО) построено на методе контрольных объемов. В качестве источников тепла выступают результаты трехмерного траекторного анализа, выполненные в программном комплексе для статического анализа ЭОС. Это позволяет задавать неравномерное токооседание электронных пучков в коллекторах и более точно рассчитывать их тепловые режимы. Разработан алгоритм сглажива-ния точечных источников на сложной поверхности по гауссиане c заданными пара-метрами. Это решило проблему нефизичных всплесков температуры при мелкой сет-ке на коллекторе и небольшого числа траекторий. В разработанном ПО можно использовать граничные условия I, II и III рода, а так же различные материалы. Временные диаграммы тепловых нагрузок можно задавать с неравномерным шагом по времени. В качестве пре- и постпроцессора использован Gmsh.
In this work, the software for transient heating simulation of the electron vacuum device (EVD) collector was developed. The software was based on finite volume method. The input data (heat sources) are results of the 3D electron beam simulation (charged particle trajecto-ries analysis). They are represented with the coordinates of the points where trajectories inter-sect the inner collector surface, and power W in the form of a quadruple x, y, z, w. An algo-rithm for smoothing singular sources on the collector’s surface is based on Gaussian sampling functions. For such interpolation, the number of trajectories does not limit the size of the ele-ments, i. e. the elements dimensions do not have to correlate with distances between the trajectories. This take in to account non-uniform deposition of the electrons on the collector inner surface and significantly improve accuracy of temperature calculation, which is crucial in practice. As boundary conditions, software allows to define the temperature (Dirichlet bounda-ry condition), the heat flux (Neumann boundary condition), and convection (Cauchy boundary condition). Waveforms defining heat sources can be set with an irregular time step. As pre- and post-processor was used Gmsh (a three-dimensional finite element mesh generator) for to prepare geometry, mesh and display results.
Предпросмотр статьи
