MODELLING OF HIGH INTENSITY ARCS INCLUDING A NON-EQUILIBRIUM DESCRIPTION OF THE CATHODE SHEATH

Abstract

M: Un mod&le a 6t6 cEvelopp6 pour la prediction d'arcs Bectriques h forte intensit6 et h pression atmosph6rique. Le code M6lodie (diff6rences finies orthogonales) nous a permis de rksoudre le syst&me coup16 d'6quations thermodynamiques et 6lectromagn6tiques incluant effet JOULE et forces de LORENTZ. Dans la colonne cl'arc laminaire, les 6quations sont Ccrites en hypoth2se d'6quilibre thennodynamique local @.TL.), et avec l'approximation de la loi #OHM. Les conditions aux limites h la cathode sont d6terminks B pa & d'un modkle mono-dimensiomel de couche limite cathodique en &&uilibre thermodynamique, coup16 de plus avec le calcul du transfert thermique dans l'6lectrode solide. Les calculs men & dans le cas d'arcs l ibm ou d'arcs tranf6rCs dans l'argon, avec une cathode wnique en tungsene, ont montr6 un bon accord avec les mesures.: An axisymetric model has been developed for prediction of high intensity electric arcs under atmospheric pressure. A set of thennodynamic and electromagnetic equations, including interaction terms (JOULE effect, LORENTZ forces) is solved using the orthogonal finite difference numerical code M6lodie. Conservation equations in the laminar arc column (mass, momentum, energy and current) are written according to the local thermodynamic equilibrium (L.T.E.) assumption and the OHM law approximation. The proper boundary condition at the cathode is derived from a one-dimensional description of non-equilibrium electrode boundary layer, coupled with full computation of