ОЦЕНКА ДАВЛЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПЛОСКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ФОЛЬГИ В КОНДЕНСИРОВАННОЙ СРЕДЕ

Калюжный Д.А.¹, Сухова Т.А.²,  Суркаев А.Л.³

¹Студент, Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского   государственного технического университета (ВПИ (филиал) ВолгГТУ); ²кандидат физико-математических наук, доцент, ВПИ (филиал) ВолгГТУ; ³кандидат технических наук, доцент, ВПИ (филиал) ВолгГТУ

ОЦЕНКА ДАВЛЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПЛОСКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ФОЛЬГИ В КОНДЕНСИРОВАННОЙ СРЕДЕ

Аннотация

В работе представлено исследование поля давления ударно-акустической волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги в замкнутом пространстве с конденсированной средой. В качестве регистраторов давления волны использовались пьезокерамические преобразователи (ЦТС-19). Получены осциллограммы давления ударно-акустической волны и   энергетических параметров электрического взрыва фольги от времени.

Ключевые слова: электрический разряд, электрический взрыв плоской кольцевой фольги, ударная волна.

Kalyuzhny D.A.¹, Sukhova T.A.², Surkaev A.L.³

Volzhsky Polytechnical Institute (branch),Volgograd State Technical University, Volzhsky, Russia.

ESTIMATION OF PRESSURE OF THE SHOCK WAVE OF ELECTRIC EXPLOSION OF THE FLAT RING FOIL IN THE CONDENSED ENVIRONMENT

Abstract

In work research of a field of pressure of a shock - acoustic wave of electric explosion of a flat ring foil in the closed space with the condensed environment is submitted. As registrars of pressure of a wave were used пьезокерамические converters (ЦТС-19). Oscillograms of pressure of a shock - acoustic wave and power parameters of electric explosion of a foil from time are received.

Keywords: the electric category, electric explosion of a flat ring foil, a shock wave.

На протяжении последних десятилетий электрический взрыв проводников (ЭВП) находит широкое применение как в различных технологических процессах в машиностроении [1, 2], так и в фундаментальных научных исследованиях. Электрический взрыв плоской кольцевой фольги [3] позволяет сгенерировать в окружающем пространстве ударно-акустическую волну плоского волнового фронта.

Целью данной работы является экспериментальное исследование и оценка давления ударно-акустической волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги в замкнутой камере с конденсированной средой, ток разряда по которой протекает в радиальном направлении.

Рис. 1. Взрывающаяся кольцевая фольга – 1; центральный стержневой электрод – 2; кольцевой электрод – 3; линейка пьезопреобразователей давления – 4; электроразрядная камера – 5.

Экспериментальная установка, содержащая накопитель энергии конденсаторного типа с электродной системой и цилиндрической электроразрядной камерой (рис. 1), является традиционной [4]. Взрывающаяся плоская кольцевая фольга – 1 с электродной системой – 2, 3 находится в электроразрядной замкнутой камере – 5 с конденсированной средой (дистиллированной водой). Разрядный ток  и падение напряжения на фольге определялись поясом Роговского и высокоомным делителем напряжения, соответственно. Давление, сгенерированной ударно-акустической волны, регистрировалось пьезокерамическими преобразователями (рис. 2), расположенными линейно вдоль радиуса взрывной камеры на некотором расстоянии от взрывающейся фольги. Электрические сигналы фиксировались многоканальным цифровым запоминающим осциллографом.

Рис. 2 Линейка преобразователей давления.

В результате проведенных экспериментов и математического моделирования процесса [5] получены осциллограммы разрядного тока, напряжения и давления (рис. 3). Рассмотрим волну давления с экспоненциальной зависимостью в виде:

,                     (1)

где  - некоторые коэффициенты.

Рис. 3 Осциллограммы разрядного тока -1; давления ударно-акустической волны – 2; кривая давления математической модели - 3

С другой стороны, для оценки давления ударно-акустической волны необходимо решить систему уравнений Гюгонио [6], которая содержит выражения законов сохранения массы (2) и импульса (3) на линии разрыва и уравнение состояния воды в форме Тэта (4):

где  - плотности среды по обе стороны разрыва;  - скорость распространения фронта ударной волны; коэффициенты для воды - массовая скорость за фронтом ударной волны. Используя результаты работы [7] и решая систему уравнений, определялись основные параметры волны: амплитуда давления .

Таким образом, результаты экспериментальных исследований и оценки давления ударно-акустической волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги имею достаточно убедительную сходимость.