水中脉冲大电流放电激波特性影响因素研究

发布时间：2020-11-19 16:13

　　 利用液电效应产生的强力激波被广泛应用于液电成形、水处理、碎石、以及油气增产等领域。液电脉冲激波产生过程与液体电介质的击穿放电过程密切相关,涉及到复杂的物理、化学过程,受电极型式、回路参数、液体特性及环境参数等诸多因素的影响。研究液体介质的脉冲大电流放电过程及规律,分析各影响因素对激波强度的作用规律,有利于促进液电脉冲激波的应用。本文建立了水中流注综合观测及液电脉冲激波试验平台,结合不同极性针-板电极在不同放电形式下产生的超、亚音速流注的形态及其电参数特性,总结了阴极、阳极流注的发展规律,分析了不同电压极性下亚音速、超音速流注的发展过程、形态及物理特性,基于能量转换过程分析了电压极性对激波强度的影响规律。研究结果表明,正极性下出现超音速流注击穿过程的阈值比负极性时要低,超音速流注击穿过程可显著降低预击穿过程的能量损耗,获得更高强度激波。调控正极性针-板电极的工作电压,使其工作在超音速击穿模式下,可以显著提高激波的强度。通过实验研究了不同间隙距离下水间隙的击穿特性,通过改变间隙距离及电压幅值,在不同极性脉冲电压激励下,研究了间隙距离对击穿电压及击穿模式的影响,分析了放电间隙距离对激波特性的影响,结果显示,正负极性击穿电压随间隙距离呈现出不同的变化趋势,电流峰值随着间隙距离的增加逐渐减小,但主放电电流振荡周期变少,激波强度逐渐增加。针对深井、深海等应用中静压对液电脉冲激波特性的影响,研究了液体间隙预击穿时延随静压、击穿模式的变化规律及该过程中的能量损耗,描述了静水压力影响液电脉冲激波产生过程的物理机制,分析了主放电过程中能量沉积过程,并理论推导了静压对空腔膨胀、激波传播速率等的影响规律,建立了激波强度与静压的关联关系,能够为液电脉冲激波的应用提供理论指导。研究结果显示,通过调控正极性针-板电极的工作电压,使其工作在超音速流注击穿模式下,并尽量维持较高的初始激波能量,更有利于提高激波在产生及传播过程中的能量转换效率。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O461.2;O354.5
【部分图文】：

图 1.3 水中脉冲放电典型波形（Um=30kV）主放电阶段，间隙两端电压快速下降，放电电流迅速上升 RLC 欠阻尼振荡形式衰减。等离子体通道及空腔快速膨个激波及对应该放电过程。根据电流快速上升时刻和激波

液电脉冲激波中试验平台

放电电极实物图
【参考文献】

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本文编号：2890210