水中脈沖大電流放電激波特性影響因素研究

發(fā)布時間：2020-11-19 16:13

　　利用液電效應(yīng)產(chǎn)生的強力激波被廣泛應(yīng)用于液電成形、水處理、碎石、以及油氣增產(chǎn)等領(lǐng)域。液電脈沖激波產(chǎn)生過程與液體電介質(zhì)的擊穿放電過程密切相關(guān),涉及到復(fù)雜的物理、化學(xué)過程,受電極型式、回路參數(shù)、液體特性及環(huán)境參數(shù)等諸多因素的影響。研究液體介質(zhì)的脈沖大電流放電過程及規(guī)律,分析各影響因素對激波強度的作用規(guī)律,有利于促進液電脈沖激波的應(yīng)用。本文建立了水中流注綜合觀測及液電脈沖激波試驗平臺,結(jié)合不同極性針-板電極在不同放電形式下產(chǎn)生的超、亞音速流注的形態(tài)及其電參數(shù)特性,總結(jié)了陰極、陽極流注的發(fā)展規(guī)律,分析了不同電壓極性下亞音速、超音速流注的發(fā)展過程、形態(tài)及物理特性,基于能量轉(zhuǎn)換過程分析了電壓極性對激波強度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,正極性下出現(xiàn)超音速流注擊穿過程的閾值比負(fù)極性時要低,超音速流注擊穿過程可顯著降低預(yù)擊穿過程的能量損耗,獲得更高強度激波。調(diào)控正極性針-板電極的工作電壓,使其工作在超音速擊穿模式下,可以顯著提高激波的強度。通過實驗研究了不同間隙距離下水間隙的擊穿特性,通過改變間隙距離及電壓幅值,在不同極性脈沖電壓激勵下,研究了間隙距離對擊穿電壓及擊穿模式的影響,分析了放電間隙距離對激波特性的影響,結(jié)果顯示,正負(fù)極性擊穿電壓隨間隙距離呈現(xiàn)出不同的變化趨勢,電流峰值隨著間隙距離的增加逐漸減小,但主放電電流振蕩周期變少,激波強度逐漸增加。針對深井、深海等應(yīng)用中靜壓對液電脈沖激波特性的影響,研究了液體間隙預(yù)擊穿時延隨靜壓、擊穿模式的變化規(guī)律及該過程中的能量損耗,描述了靜水壓力影響液電脈沖激波產(chǎn)生過程的物理機制,分析了主放電過程中能量沉積過程,并理論推導(dǎo)了靜壓對空腔膨脹、激波傳播速率等的影響規(guī)律,建立了激波強度與靜壓的關(guān)聯(lián)關(guān)系,能夠為液電脈沖激波的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。研究結(jié)果顯示,通過調(diào)控正極性針-板電極的工作電壓,使其工作在超音速流注擊穿模式下,并盡量維持較高的初始激波能量,更有利于提高激波在產(chǎn)生及傳播過程中的能量轉(zhuǎn)換效率。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O461.2;O354.5
【部分圖文】：

脈沖放電,激波,等離子體通道,欠阻尼