Численное моделирование температурного поля в системе графитовых тиглей при электродуговом синтезе карбидов и боридов металлов

Увеличивающийся спрос на материалы, обладающие уникальными физическими свойствами, создаёт необходимость в новых способах получения подобных материалов. Одним из перспективных является метод синтеза веществ с помощью энергии дугового разряда, генерируемого в условиях атмосферы, таким способом возможно получение карбидов и боридов различных металлов. Этот метод выделяется возможностью реализации в открытой воздушной среде и относительно небольшим временем рабочего процесса. Одной из задач, которая возникает при разработке технологий на основе этого метода, является выявление наиболее подходящих рабочих режимов работы установки. Решение этой задачи только экспериментальным путём является весьма ресурсозатратным. Наиболее целесообразный подход состоит в привлечении численного моделирования. В предлагаемой статье представлена численная модель тепловых процессов в электродуговом реакторе, построенная на основе уравнения теплопроводности, с поверхностным источником тепловыделения. С привлечением экспериментальных измерений определён коэффициент теплоотдачи между элементами реактора, а также продемонстрирована работоспособность разработанной численной модели и способа задания поверхностного источника тепловыделения. Численная модель будет применяться для оптимизации параметров дугового источника плазмы в задачах практической реализации синтеза материалов с помощью описанного здесь метода.