ВІСНИК УНІВЕРСИТЕТУ "УКРАЇНА"

Серія "Інформатика, обчислювальна техніка та кібернетика"

ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДІВ МАТРИЧНОГО ПРОГРАМУВАННЯ В МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЯХ ДЖЕРЕЛ ЕЛЕКТРОНІВ ВИСОКОВОЛЬТНОГО ТЛІЮЧОГО РОЗРЯДУ





PDF version

УДК 004.942:537.525

 

ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДІВ МАТРИЧНОГО ПРОГРАМУВАННЯ В МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЯХ ДЖЕРЕЛ ЕЛЕКТРОНІВ ВИСОКОВОЛЬТНОГО

ТЛІЮЧОГО РОЗРЯДУ

 

DOI 10.36994/2707-4110-2019-2-23-15

 

Мельник І.В., д.т.н., проф., Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна, факультет електроніки, кафедра електронних приладів та пристроїв, imelnik@phbme.kpi.ua

Починок А.В. к.т.н., Університет державної фіскальної служби України, Учбо­во-науковий інститут інформаційних технологій, кафедра інформаційних сис­тем та технологій, Ірпінь, Київська область, Україна, alina_pochynok@yahoo.com

 

Анотація. У статті розглянуто можливості та особливості викорис­­тання арифметико-логічних виразів у комплексних моделях джерел елект­ронів високовольтного тліючого розряду. Такі джерела електронів знаходять широке застосування в електронній промисловості, приладобудуванні, маши­­нобудуванні та ливарному виробництві для електронно-променевого зва­­рювання, паяння, відпалювання виробів, нанесення композитних керамічних тонких плівок та покриттів та для очищення тугоплавких матеріалів мето­­дом їхнього переплавлення в низькому вакуумі. Головна проблема проектуван­­ня технологічних джерел електронів високовольтного тліючого розряду по­­лягає в тому, що через складності фізичних процесів, які протікають у роз­рядному проміжку в умовах низького та середнього вакууму, не існує комплекс­­них фізико-математичних моделей джерел електронів високовольтного тліючого розряду. Це певною мірою стримує розробку та впровадження у ви­­робництво цих перспективних джерел електронів. У статті запропонована комплексна фізико-математична модель джерел електронів високовольтного тліючого розряду, основана на використанні арифметико-логічних виразів та методів матричного програмування. Розглянуті головні фізичні процеси, які протікають у джерелах електронів високовольтного тліючого розряду, та математичні засоби, призначені для описання цих процесів та головних вузлів гармати. Математичні співвідношення для комплексної моделі, яка пропону­­­ється, записані у вигляді арифметико-логічних виразів. Наведені результати моделювання розподілу електричного поля в електродному проміжку, розпо­­­ділу густини потужності електронного пучка у фокусі та процесу транс­портування пучка в еквіпотенціальному каналі. Показано, що використання арифметико-логічних виразів значно спрощує реалізацію створеної фізико-математичної моделі з використанням сучасних засобів матричного програ­­­мування. Проаналізовані можливості проведення паралельних обчислень.

Ключові слова: арифметико-логічний вираз, матричне програмування, паралельні алгоритми, джерела електронів високовольтного тліючого роз­ря­­ду, метод скінченних різниць, метод трубок струму, модель магнітної лінзи, модель транспортування електронного пучка.

PARTICULARITIES OF USING THEE METHODS OF MATRIX PROGRAMMING

IN THE MATHEMATICAL MODELS OF HIGH VOLTAGE GLOW DISCHARGE ELECTRON SOURCES

 

Igor Melnyk, Dr. Habil.,Prof., National Technical University of Ukraine «Igor Sikorskiy Kiev Polytechnic Institute», Electronic Faculty, Department of Electronic Instruments and Devices, Kyiv, Ukraine, imelnik@phbme.kpi.ua

Alina Pochynok, Ph. D., University of the State Fiscal Service of Ukraine, Edu­cational and Research Institute of Information Technology, Department of Information Systems and Technology, Irpin, Kyiv Region, Ukraine, alina_pochynok@yahoo.com

 

Abstract. Possibilities and particularities of using of arithmetic-logic equations in complex models of high voltage glow discharge electron sources are considered in the article. Such electron sources are find wide application in electronic industry, device production and mechanic engineering for electron beam welding, brazing, annealing of produced items, for deposition of composed ceramics films and coatings, as well as for refining of refractory materials with using of electron-beam refusing in the soft vacuum. Main problem of designing of technological high voltage glow discharge electron sources is absence of complex physical-mathematic models. This fact is caused by complicity of physical processes, taking place in the discharge gap at conditions of low and middle vacuum, and it generally holding back the elaboration and providing in industry such advanced electron sources. Complex physic-mathematic model of high voltage glow discharge electron sources, based on apply­ing of arithmetic-logic relations and methods of matrix programming, is proposed in the article. Main physical processes, taking place in the high voltage glow discharge, as well as mathematic means for describing these processes, and main items of elect­ron gun, are considered. Mathematic relations for proposed model are written in the form of arithmetic-logic equations. The results of simulation of distribution of elect­ric field in the discharge gap, distribution of power density of electron beam in the fo­cus and guiding of electron beam in the equipotential channel, are presented. Its have been shown, that using of arithmetic-logic relations is significantly simplified realiza­tion of proposed physic-mathematic model with using the means of matrix program­ming. Possibilities of providing parallel calculations are also analyzed.

Key words: Arithmetic-Logic Relation, Matrix Programming, Parallel Algorithms, High Voltage Glow Discharge Electron Sources, Finite-Difference Method, Current Tube (Gomel) Method, Model of Magnetic Lens, Model of Beam transporting.



Номер сторінки у виданні: 0

Повернутися до списку новин