水下電沖擊波形成機理研究力學(xué)大會集ms5712

水下電爆炸沖擊波形成機理研水下電爆炸沖擊波形成機理研為了探究水下金屬絲電爆炸的沖擊波形成機理，利用脈沖放電設(shè)備進行了銅絲水中電爆炸實si數(shù)據(jù)計算并分析了爆炸絲中能量的沉積特點，結(jié)合電磁箍縮效應(yīng)及趨膚效應(yīng)探討了電爆炸產(chǎn)生的基本原理。分析表明，隨著初始儲能由低到高，水下金屬絲脈沖放電會先后出現(xiàn)放電中斷及二次擊穿現(xiàn)象。爆炸沖擊波的原動力來自于銅絲由外向內(nèi)蒸發(fā)的過程中，表面擊穿或磁流體力學(xué)不穩(wěn)定性導(dǎo)電爆炸，沖擊波，趨膚效應(yīng)，Z 要的能量[5]，因此，必定存在某些影響因素，導(dǎo)致在汽化的過程中爆炸提前產(chǎn)生。VSVorob’ev等11.1流轉(zhuǎn)換器和高壓變壓器通過充電回路將電網(wǎng)中的電能儲存到電容器（電容器組的儲能范圍為0.1-50KJ）中。充電完成后斷開充電回路，接通放電回路開關(guān)，形成一個RLC脈沖放電回路。電容11.2tE(t)11.2tE(t)=u(t)iRRR0e=csDTs+hf+clDTl+E=pr其中uR和iR分別為銅絲兩端的電壓和電流，ER為實驗中銅絲上沉積的能量．e絲完全蒸發(fā)所需總能量，cs和cl分別是銅絲固態(tài)和液態(tài)的平均比根絲由固態(tài)加熱到氣態(tài)所需總能量，r是銅絲半徑，lr為銅絲的密度．3根據(jù)不同氣壓條件下電爆炸的電流變化特征可以將電爆炸分為兩種類型[7]2所示。第一2.兩種不同電爆炸類型的電流和電壓波形[7]（a）擊穿引起爆炸；（b）圖3是直徑為148mm，長度為4mm的銅絲在不同充電電壓下水中電爆炸的電流、電壓和成績實際上由于慣性作用及趨膚效應(yīng)的影響，汽化前的各階段均是過熱的[5]，蒸發(fā)所消耗的能量均未離子體擊穿發(fā)生在爆炸之后。與氣體介質(zhì)比，水介質(zhì)擊穿場強高（~300kV/cm）、比熱更高76000000離子體擊穿發(fā)生在爆炸之后。與氣體介質(zhì)比，水介質(zhì)擊穿場強高（~300kV/cm）、比熱更高76000000圖3.不同充電電壓下電爆炸電流、電壓和能量圖在電流加熱金屬絲的過程中，在趨膚作用的影響下電流沿橫截面的分布是不均勻的。電流上階段，金屬絲中的電流密度從外向內(nèi)遞減，電流上升階段的分布方程和趨膚層厚度可表示為r2(k-￥1nj(r,t)=j(0,0)·+ 22 bk=11d其中m為磁導(dǎo)率，s為電導(dǎo)率r=r0(1+aT內(nèi)的磁壓可表示P(r) (1-4p a為蒸發(fā)過程中金屬絲內(nèi)液態(tài)導(dǎo)電部分的直徑，可以由公式（8）計算ti(t)u(t)dt-Eb20）Rp點所需要的能量，l為過熱系數(shù)，壓力沿半徑分布如圖4所示。Current(kA)/Current(kA)/DepositedDeposited5Z箍縮作用下的磁流體力學(xué)不穩(wěn)定模型（a）彎曲型；（b）4論相和液相的加熱是相對均勻的，而相變的過程是由爆炸絲表面向內(nèi)進行的。Z箍縮模型及磁壓分布11impulses，2014,67：170～179.ofMiningScience，2012，48（2）：308～313.鄒永慶.強脈沖電流下金屬爆炸理論及其應(yīng)用.爆炸與沖擊，1983,3（1）：28～36.V.S.Vorob’ev,S.P.Malyshenko,S.I.Tkachenko.NucleationMechanismofExplosiveDestructionofConductorsofHighEnergyDensity.HighTemperature,2005,43(6):908-921.process.JournalofQuantitativeSpectroscopy&RadiativeTransfer，2013，117：1–6.N.I.Kuskova,S.I.Tkachenko.RadialDistributionsofRapidlyVaryingCurrentsandFieldsinaCylindricalConductor.TechnicalPhysicsLetters,2002,28（7）：604–605.2345678RESEARCHONTHEBLASTMECHANISMOFELECTRICALRESEARCHONTHEBLASTMECHANISMOFELECTRICALEXPLOSIONUNDERWATER1PENG WANG LIU(ScienceandTechnologyonTransientPhysicsLaboratory,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,Jiangsu,China)AbstractToanalyzetheblastmechanismofelectricalexplosionunderwater,theexperimentswereconductedwithcopperwires.ThevoltagebetweenelectrodesandcurrentinthecircultweremeasuredbyahighvoltageprobeandaRogowskicoilrespectively.DepositedenergywascalculatedtoanalyzetheinitiateofexplosionwithZ-pinchandskineffect.Itshowsthatthesecondarybreakdownaroseaftertheinterruptionofcircuitwiththeincreaseofchargingenergy.Thedrivingforceofshockwavewasthedifferenceofpressureformedafterthedisappearanceofmagneticpressure,whichwascausedbysurfacebreakdownorMHDinstabilitiesin