等离子体电磁加速器中快速电磁阀气体注入特性研究

发布时间：2021-06-02 19:09

　　在注气持续时间短、注入气体质量大的快速电磁阀测量中,采用高频响应压力传感器在电磁阀出口测量了气体的动态压力,通过真空室注气前后的压强差测量了注入气体的质量。研究表明,驱动电流、位移限定以及背景气压对气体注入特性有显著影响。当阀片受到的电磁力远大于背景气压造成的阻力时,增大驱动电流和增大背景气压都会加速流道口气体流动,提高气体注入量;电磁阀最高流速超过当地声速,流道应该设计成扩张式,且流道的长度要求尽可能短;电磁阀的注气持续时间主要由阀片的运动时间以及阀片关闭后气体在流道内扩散速率决定的。 

【文章来源】：核聚变与等离子体物理. 2020,40(01)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

电磁阀结构图(a)和驱动电路图(b)

驱动电流以及背景气压对电磁阀响应时间的影响如图3所示。电磁阀的响应时间可以分为两部分：一部分是阀片受到的电磁力克服背景气压造成的阻力、弹簧弹力以及阀片自重所需的时间ts1，另一部分是气体在流道内运动的时间ts2。ts1主要与驱动电流有关，ts2主要与流道入口的初始流速有关。当背景气压不变时，驱动电流越大，电磁阀响应时间越短。驱动电流越大，阀片运动越快。一方面阀片克服阻力所需的时间ts1变小；另一方面流道口压强变化变大，初始流速增大，气体在流道内运动的时间ts2变小，故电磁阀响应时间缩短。

滑块模式是目前产生大质量高速度高密度等离子体射流所期望的工作模式，要求工作介质能够全部快速的注入，同时在轨道内分布较为集中，而且放电时无工作介质注入。电磁阀的可关断性、注气的持续时间也是衡量其性能的一项重要指标。实验通过引入位移限定，分别设置为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm，研究气体持续时间的影响因素。不同位移限定下注气持续时间与电流的关系如图5所示，背景气压对注气时间的影响如图6所示。由图5可知，随着驱动电流的增大，不同位移限定条件下注入气体的持续时间均呈现先增大后减小的趋势。在最大位移未达到限定值前，电流增大，阀片位移增大，注入气体的持续时间增大；当最大位移超过限定值时，电流增大，阀片运动速度增大，由于存在位移限定，阀片由开启至关闭的运动时间减小。由图5所示数据，可以推算出阀片位移达到0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm所需的电流分别约为1.25kA、1.55kA、1.71kA和1.87kA。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3210588