220 Глава 10 Примеры
Elec3: Цилиндрический дефлектор
Тип задачи:
Плоско-параллельная задача электростатики.
Геометрия:
Цилиндрический дефлектор представляет собой сектор с центральным углом 127°17', вырезанный из цилиндрического конденсатора, образованного двумя концентрическими цилиндрами. В торцах дефлектора имеются отверстия для влета и вылета частиц.
Дано:
Радиус внешнего цилиндра R2 = 0.1 м Радиус внутреннего цилиндра R1 = 0.07 м Напряжение дефлектора U = 1000 В Начальная кинетическая энергия E0 = 1500 эВ
Задача:
Через входное отверстие впрыскивается поток частиц с начальной кинетической энергией E0 = 1500 эВ. Начальная скорость всех частиц направлена перпендикулярно линиям поля, но может отклоняться от нее на угол
6°.
Задачи электростатики |
221 |
При определенных значениях начальной кинетической энергии частицы, вылетевшие в направлении, перпендикулярном линиям поля, будут двигаться по круговой траектории. Те частицы, начальная скорость которых отклонялась от перпендикуляра, будут сфокусированы и вновь встретятся в некоторой точке вблизи выходного отверстия. В эту точку обычно помещают детектор.
Определить положение точки фокусировки пучка.
Решение:
Сначала рассчитаем распределение электрического поля, решая задачу электростатики. Затем командой Траектории частиц из меню Вид вызываем диалог Точечный эмиттер. На вкладке Эмиттер помещаем точечный эмиттер частиц на середину входного отверстия дефлектора (координаты x = -0.076, y = 0.037) и задаем диапазон углов вылета от 62 до 68 градусов. На вкладке Частица выбираем частицу - электрон и задаем её начальную энергию E0 = 1500 эВ. Чтобы посмотреть результат, нажмите кнопку Применить.
Результат:
Точка фокусировки пучка: (0.081, 0.027).
Угол фокусировки (приблизительно): 127° + 8.5° = 135.5°.
В идеальном случае напряжение фокусировки для нашего примера составляет U = 1070 В. В нашем примере угол фокусировки и напряжение слегка отличаются от теории из-за краевых эффектов.
См. задачу Elec3.pbm в папке Examples.
222 Глава 10 Примеры
Задачистационарнойтеплопередачи
Heat1: Паз электрической машины
Требуется рассчитать температурное поле в зубцовой зоне статора синхронного двигателя мощностью 500 кВт.
Тип задачи:
Плоско-параллельная задача теплопроводности с граничными условиями конвекции.
Геометрия:
Медные Клин проводники
Изоляция
Cталь 
20 |
2.5 |
ø15 |
Вентиляционный канал
Все размеры в миллиметрах. Наружный диаметр статора 690 мм. Область расчета представляет собой сегмент поперечного сечения статора двигателя в объеме одного зубцового деления (сегмент 10°). Два стержневых проводника, уложенные в прямоугольном пазу, нагреваются омическими потерями. Охлаждение осуществляется потоком воздуха через осевой вентиляционный канал и по наружной и внутренней поверхностям статора.
Задачи стационарной теплопередачи |
223 |
Дано:
Удельная мощность тепловыделения в меди: 360000 Вт/м3; Теплопроводность стали: 25 Дж/K·м;
Теплопроводность меди: 380 Дж/K·м; Теплопроводность изоляции: 0.15 Дж/K·м; Теплопроводность клина: 0.25 Дж/K·м;
Внутренняя поверхность статора:
Коэффициент теплоотдачи: 250 Вт/K·м2; Температура омывающего воздуха: 40°C.
Внешняя поверхность статора:
Коэффициент теплоотдачи: 70 Вт/K·м2; Температура омывающего воздуха: 20°C.
Вентиляционный канал:
Коэффициент теплоотдачи: 150 Вт/K·м2; Температура омывающего воздуха: 40°C.
См. задачу Heat1.pbm в папке Examples.