Определение критического тока, необходимого для возникновения разряда при электровихревом течении в жидком металле

Электровихревые течения играют важную роль в различных технических процессах, таких как электросварка или электрошлаковый переплав металлов. Они возникают при распространении электрического тока переменной плотности в жидкой проводящей среде. В настоящей работе рассматриваются электровихревые течения в полусферическом контейнере, заполненном сплавом галлия, индия и олова. В центре сосуда находится электрод сферической формы, от которого распространяется ток в сторону внешней поверхности. Про достаточно слабых токах течение хорошо описывается с помощью так называемого стоксова приближения, которое позволяет изучать течения в стационарном режиме и без конвекции. При более интенсивных токах становится существенным прогиб поверхности жидкого металла около электрода, и сопутствующее ему сокращение поверхности контакта с электродом. В связи с этим плотность тока в центральной части сосуда возрастает, что при определенных условиях приводит к отрыву поверхности жидкого металла от электрода и последующему возникновению разряда. Проведены как экспериментальные, так и теоретические оценки значения тока, при котором возможен отрыв поверхности от электрода. Показано, что критический ток пропорционален степени 3/2 размера центрального электрода.