纯水和液氮中金属丝电爆炸与等离子体气泡特性实验研究

摘要：

金属丝电爆炸能有效地将电能转化为机械能(冲击波和等离子体气泡),在化石能源开发等领域取得了成功应用.为明确不同液体中金属丝电爆炸等离子体气泡行为,搭建可变环境金属丝电爆炸实验平台与诊断系统,通过改变电容充电电压,获得不同储能下 kA量级和μs时间尺度的脉冲电流,驱动直径为 50μm 的铜丝电爆炸.通过测量负载电压、回路电流以及拍摄高速阴影图像,对放电瞬态过程进行诊断和分析.结果表明:不同系统储能或负载规格下,液体中金属丝电爆炸存在非周期型放电、周期型放电以及电流暂停放电 3 种模式;与纯水(蒸馏水)介质相比,液氮中电爆炸具有更高的电压峰值(平均高约 6%)、功率峰值(平均高约 14%).纯水中等离子体气泡脉动过程受系统储能和负载规格影响,系统储能从 2 J 增大至 10J 时,气泡最大径向半径从约 9.4mm 增大至约18.6 mm,第一脉动周期从约 1.6ms增长至约 2.6 ms,气泡能量从约 0.4J 增大至约 2.3J,气泡能量效率相对稳定,为 18%～25%;相同储能下增加金属丝长度,最大径向半径逐渐缩短.储能 2.5J 下,液氮气泡第一脉动周期比纯水中长约 0.6 ms,最大径向半径约为纯水中气泡的 1.17 倍,在气泡收缩阶段,液氮气泡收缩速度慢,最小收缩半径约为纯水中气泡的 1.53 倍.

关键词：金属丝电爆炸、冲击波、等离子体气泡、脉冲放电、液相放电

所属期刊栏目：39

分类号：TM89(高电压技术)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1153-1161