Динамика расплавленного металла в катодном пятне вакуумного дугового разряда

Согласно эктонной модели, ключевую роль в самоподдержании вакуумной дуги играет взрывная электронная эмиссия из-за электрического взрыва образующихся в катодном пятне струй жидкого металла. Проведен анализ динамики расплава в ячейках катодного пятна, основанного на аналогии с процессами, происходящими при столкновении капель жидкости с твёрдой поверхностью. Выполнено сопоставление поведения расплавленного металла в катодном пятне вакуумной дуги с поведением жидкости при столкновении как одиночных, так и серий капель с плоской твердой поверхностью с использованием принципа гидродинамического подобия. В последнем случае удалось учесть цикличность функционирования дуги. Предложен критерий формирования жидкометаллических струй в катодном пятне вакуумной дуги, основанный на сравнении скорости истечения расплава из формирующихся кратеров и групповой скорости волн на поверхности жидкости. Приведена аналитическая модель расплескивания жидкого металла в катодном пятне вакуумного дугового разряда, в рамках которой определены пространственные и временные характеристики этого процесса. Также в рамках модели найдены минимальные значения давления плазмы и протекающего через отдельный кратер электрического тока, необходимые для реализации режима расплескивания жидкого металла и, как следствие, самоподдержания дугового разряда в рамках эктонной модели. Установлено, что за развитие азимутальных неустойчивостей свободной поверхности жидкого металла, вытесняемого давлением плазмы из формирующихся кратеров катодного пятна вакуумной дуги, и последующее формирование струй ответственна имеющая капиллярную природу неустойчивость Релея - Плато. Подобный механизм образования струй реализуется в широком диапазоне токов ячеек катодного пятна и их размеров.