水下电冲击波形成机理研究力学大会集ms5712

水下电爆炸冲击波形成机理研水下电爆炸冲击波形成机理研为了探究水下金属丝电爆炸的冲击波形成机理，利用脉冲放电设备进行了铜丝水中电爆炸实si数据计算并分析了爆炸丝中能量的沉积特点，结合电磁箍缩效应及趋肤效应探讨了电爆炸产生的基本原理。分析表明，随着初始储能由低到高，水下金属丝脉冲放电会先后出现放电中断及二次击穿现象。爆炸冲击波的原动力来自于铜丝由外向内蒸发的过程中，表面击穿或磁流体力学不稳定性导电爆炸，冲击波，趋肤效应，Z 要的能量[5]，因此，必定存在某些影响因素，导致在汽化的过程中爆炸提前产生。VSVorob’ev等11.1流转换器和高压变压器通过充电回路将电网中的电能储存到电容器（电容器组的储能范围为0.1-50KJ）中。充电完成后断开充电回路，接通放电回路开关，形成一个RLC脉冲放电回路。电容11.2tE(t)11.2tE(t)=u(t)iRRR0e=csDTs+hf+clDTl+E=pr其中uR和iR分别为铜丝两端的电压和电流，ER为实验中铜丝上沉积的能量．e丝完全蒸发所需总能量，cs和cl分别是铜丝固态和液态的平均比根丝由固态加热到气态所需总能量，r是铜丝半径，lr为铜丝的密度．3根据不同气压条件下电爆炸的电流变化特征可以将电爆炸分为两种类型[7]2所示。第一2.两种不同电爆炸类型的电流和电压波形[7]（a）击穿引起爆炸；（b）图3是直径为148mm，长度为4mm的铜丝在不同充电电压下水中电爆炸的电流、电压和成绩实际上由于惯性作用及趋肤效应的影响，汽化前的各阶段均是过热的[5]，蒸发所消耗的能量均未离子体击穿发生在爆炸之后。与气体介质比，水介质击穿场强高（~300kV/cm）、比热更高76000000离子体击穿发生在爆炸之后。与气体介质比，水介质击穿场强高（~300kV/cm）、比热更高76000000图3.不同充电电压下电爆炸电流、电压和能量图在电流加热金属丝的过程中，在趋肤作用的影响下电流沿横截面的分布是不均匀的。电流上阶段，金属丝中的电流密度从外向内递减，电流上升阶段的分布方程和趋肤层厚度可表示为r2(k-¥1nj(r,t)=j(0,0)·+ 22 bk=11d其中m为磁导率，s为电导率r=r0(1+aT内的磁压可表示P(r) (1-4p a为蒸发过程中金属丝内液态导电部分的直径，可以由公式（8）计算ti(t)u(t)dt-Eb20）Rp点所需要的能量，l为过热系数，压力沿半径分布如图4所示。Current(kA)/Current(kA)/DepositedDeposited5Z箍缩作用下的磁流体力学不稳定模型（a）弯曲型；（b）4论相和液相的加热是相对均匀的，而相变的过程是由爆炸丝表面向内进行的。Z箍缩模型及磁压分布11impulses，2014,67：170～179.ofMiningScience，2012，48（2）：308～313.邹永庆.强脉冲电流下金属爆炸理论及其应用.爆炸与冲击，1983,3（1）：28～36.V.S.Vorob’ev,S.P.Malyshenko,S.I.Tkachenko.NucleationMechanismofExplosiveDestructionofConductorsofHighEnergyDensity.HighTemperature,2005,43(6):908-921.process.JournalofQuantitativeSpectroscopy&RadiativeTransfer，2013，117：1–6.N.I.Kuskova,S.I.Tkachenko.RadialDistributionsofRapidlyVaryingCurrentsandFieldsinaCylindricalConductor.TechnicalPhysicsLetters,2002,28（7）：604–605.2345678RESEARCHONTHEBLASTMECHANISMOFELECTRICALRESEARCHONTHEBLASTMECHANISMOFELECTRICALEXPLOSIONUNDERWATER1PENG WANG LIU(ScienceandTechnologyonTransientPhysicsLaboratory,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,Jiangsu,China)AbstractToanalyzetheblastmechanismofelectricalexplosionunderwater,theexperimentswereconductedwithcopperwires.ThevoltagebetweenelectrodesandcurrentinthecircultweremeasuredbyahighvoltageprobeandaRogowskicoilrespectively.DepositedenergywascalculatedtoanalyzetheinitiateofexplosionwithZ-pinchandskineffect.Itshowsthatthesecondarybreakdownaroseaftertheinterruptionofcircuitwiththeincreaseofchargingenergy.Thedrivingforceofshockwavewasthedifferenceofpressureformedafterthedisappearanceofmagneticpressure,whichwascausedbysurfacebreakdownorMHDinstabilitiesin