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J-GLOBAL ID：201802283344918992   整理番号：18A1846609

電気アーク下の銅接点における金属液滴スパッタリングと溶融池のシミュレーション

Simulation of Metal Droplet Sputtering and Molten Pool on Copper Contact under Electric Arc

著者 (4件)： BO Kai (School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology) ,  ZHOU Xue (School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology) ,  ZHAI Guofu (School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology) ,  CHEN Mo (Department of Electrical and Electronic Engineering, Tokyo Institute of Technology)
資料名： IEICE Transactions on Electronics (Web)  (IEICE Transactions on Electronics (Web))
巻： E101.C  号： 9  ページ： 691-698(J-STAGE)  発行年： 2018年 
JST資料番号： U0468A  ISSN： 1745-1353  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 溶融池と金属液滴スパッタリングのマイクロメカニズムは,特に高出力スイッチング素子にとって,破断やアーク発生による材料のエロージョンに関して重要である。本論文では,非圧縮性粘性流体に対するNavier-Stokes方程式および電場に対するポテンシャル方程式に基づいて,二次元軸対称単純化流体力学モデルを構築し,電極領域近傍のアークスポット下での溶融金属液滴スパッタリングおよび溶融池の形成を記述した。融解過程を溶融金属体積率と温度の間の関係から考慮し,液体金属変形の自由表面を移動メッシュと自動再メッシュ化を結合することによって解いた。シミュレーションした金属液滴スパッタリングと溶融池の挙動を温度と速度分布シーケンスにより示した。溶融池と金属液滴スパッタリングの形成に及ぼす圧力分布と熱流束の影響のメカニズムを,温度分布とスパッタリング角度に従って分析した。そのシミュレーション結果に基づいて,溶融金属液滴スパッタリング過程の2つの異なるモデル,エッジ放出と中心放出,を区別することができた。さらに,単一モードと二モードの両方の形におけるアークスポット圧力分布による計算結果に基づいて,1つの新しい説明を行った。それは,アークスポット圧力分布が溶融池から放出された金属液滴において重要な役割を果たし,溶融ジェット液滴の角度をアークスポット圧力の増加とともに減少させることができることを示した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *アーク溶射 ,  *液滴 ,  *スパッタリング ,  *溶融池 ,  *シミュレーション ,  Navier-Stokes方程式 ,  アーク溶接 ,  点溶接
準シソーラス用語： アークスポット溶接 ,  *金属液滴 ,  *電気アーク溶射 ,  *溶接溶融池

著者キーワード (4件)： アークエロージョン ,  溶融金属ジェット ,  溶融池 ,  溶融金属の流体力学

分類 (2件)： 溶接技術  (WC07030G) ,  電気接点  (NA05070V)

引用文献 (32件)：

• [1] K. Bo, X. Zhou, and G. Zhai, “Investigation on Arc Dwell and Restriking Characteristics in DC High-Power Relay,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol.45, no.6, pp.1032-1042, June 2017. 10.1109/tps.2017.2691724
• [2] Y. Shiba, Y. Morishita, S. Kaneko, S. Okabe, H. Mizoguchi, and S. Yanabu, “Study of DC circuit breaker of H2-N2 gas mixture for high voltage,” Electr. Eng. Jpn., vol.174, no.2, pp.1407-1413, Jan. 2011. 10.1002/eej.21042
• [3] X. Chao, W. Jianwen, L. Bin, and L. Peng, “Plasma characteristics of DC hydrogen-nitrogen mixed gas arc under high pressure,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol.42, no.10, pp.2722-2723, Oct. 2014. 10.1109/tps.2014.2340432
• [4] X. Yang, J. Huang, Z. Li, J. Liu, Q. Wang, and M. Hasegawa, “The Preceding Voltage Pulse and Separation Welding Mechanism of Electrical Contacts,” IEEE Trans. Compon. Packag. Manuf. Technol., vol.6, no.6, pp.846-853, June 2017. 10.1109/tcpmt.2016.2552202
• [5] R. Ma, M. Rong, F. Yang, Y. Wu, H. Sun, D. Yuan, H. Wang, and C. Niu, “Investigation on Arc Behavior During Arc Motion in Air DC Circuit Breaker,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol.41, no.9, pp.2551-2560, Sept. 2013. 10.1109/tps.2013.2273832

タイトルに関連する用語 (6件)： 電気アーク ,  銅 ,  金属液滴 ,  スパッタリング ,  溶融池 ,  シミュレーション