真空电弧离子镀技术是一种将弧光放电应用到蒸发源的镀膜技术,同时也是离子镀的一种改进方式,这种镀膜技术广泛应用于很多领域,如在装饰镀薄膜、硬质镀薄膜、超硬金属薄膜和光电薄膜等,占据了越来越重要的地位。电弧离子镀技术具有离子能量高、膜基结合力好、膜层致密性好和沉积速率快等优点,但是大颗粒的污染问题和靶材利用率问题仍是制约它进一步发展的难题,造成这一现象的原因是弧斑过于集中使靶材过热,从而形成熔池,产生大颗粒。减少大颗粒的有效方法是控制弧斑运动区域和速率、提高离化率、降低放电功率以及改善冷却结构等,其中对弧源内部冷却结构的改善和控制弧斑运动区域对靶面温度的控制具有重要意义。本文首先对电弧离子镀基本原理和流体动力学基本理论进行了分析,对温度场进行了两种热源边界的设置,并对两种热源边界条件的结构化温度场进行了研究,最后对两种热源边界的仿真结果进行了对比分析。主要研究内容有两方面:一方面是冷源控制的传热特性对靶面温度的影响研究;另一方面是磁场控制弧斑运动轨迹从而影响靶面温度的机理研究,这两部分内容都是通过实验、磁场模拟和温度场模拟几方面进行比较研究。在对两种热源边界设置的基础上,用热流固耦合的方法对冷却结构的流场和温度场进行了研究。开展了冷却系统改进前后的流体域对比研究;基于传热基本理论,对两种热源边界条件下的温度场进行对比研究,对计算结果进行了论证。本文研究了不同边界条件对靶面温度场的影响规律,包括对冷却水入口速度、入口温度、冷却背板接触厚度和靶材材料的影响规律进行了分析,以研究结果为基础,对弧源的冷却结构做了进一步改进,进行了对比分析。研究结果表明,冷却参数对靶面温度分布的影响不大。最后,本文对静态和动态磁场下靶面的磁场分布进行了仿真分析和实验验证,研究了靶面磁场分布对弧斑运动轨迹和靶面温度分布的影响规律,对动态磁场下的环状弧斑运动进行了仿真分析,将理论分析的结果与实验数据进行了对比分析。研究结果表明:弧斑在全靶面运动时,弧斑在中心区域出现概率较少的情况下,膜层质量较好。