Исследование влияния внешних магнитных полей на энергетические характеристики искрового пробоя в газах высокого давления

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Исследование влияния внешних магнитных полей на энергетические характеристики искрового пробоя в газах высокого давления

Содержание

2. Актуальность темы диссертации. Электрические разряды в газах высокого давления привлекает внимание исследователей в связи с многочисленными
3. Научная новизна: На основе выполненных экспериментов электрических, оптических и спектральных характеристик импульсного сильноточного разряда в инертных
4. Рис.1. Генератор импульсных токов для питания соленоида
5. Рис.2.Вакуумный коммутирующий разрядник 1 – стягивающие болты, 2,4 – электроды, 3 – изолирующее кольцо, 5 –
6. Рис.2.4. Соленоид 1 – витки, 2 – изолирующая текстолитовая прокладка, 3- изолятор, 4 – стальной корпус,
7. Рис.2.5. Осциллограмма импульса магнитного поля с меткой соответствующей пробойному импульсу
8. Рис. 3.1. Осциллограммы пробоя аргона при давлении p= 760 Торр, d=0,1 см, E/p= 13,1В/см Торр, W=10%.Частота
9. Рис. 3.2. Осциллограммы предпробойных токов Аr, р= 760 Торр, d=1 см для Uпр=7,4кВ- таунсендовский разряд (а)
10. Рис. 3.3.Зависимость плотности тока в разряде от времени (Е/Р=10 В/см Торр): Н=0; 2) Н=200 кЭ.
11. Рис. 3.4. Зависимость проводимости плазмы искрового канала Arот времени (Е/р=10 В/см Торр):1) Н=0; 2) Н=140 кЭ;
12. Рис. 3.6. Зависимость мощности, выделяемой при пробое Ar, от времени (d=0,3 см, p= 2280 Торр, Uпр=7
13. Рис. 3.7.Зависимость мощности разряда от времени (Е/р=10 В/см Торр): 1) Н=0;2) Н=200 кЭ.
14. Рис. (3.8) Спектры интегрального излучения разряда в Ar вдоль силовых линий сильного продольного магнитного поля: а
15. Рис. (3.9) Интегральные спектры излучения разряда в Arвдоль силовых линий внешнего продольного магнитного поля: а —
16. Выводы Подводя итоги представленной работы можно сделать следующие выводы: Скорость прорастания искрового канала определяется плотностью тока
18. Скачать презентацию

Слайд 2

Актуальность темы диссертации. Электрические разряды в газах высокого давления привлекает внимание

исследователей в связи с многочисленными техническими приложениями. Достаточно указать такие области науки и техники, как квантовая электроника, фотохимия, скоростная фотография, проблема коммутации импульсных токов, и т.д., в которых находят применение электрические разряды. Процесс формирования разряда в газах высокого давления (порядка атмосферного и выше) имеет ряд особенностей. Прежде всего, это такие нелинейные процессы: зарождение и распространение ионизационных фронтов на предпробойных стадиях разряда; взрывные процессы, образующие искровой канал, распространение и взаимодействие ударных волн со слабоионизованной плазмой; различные ионно-молекулярные и плазмохимические реакции, присущие для высоких давлений газа и т.д. Поэтому целью работы является: экспериментальное исследование развития и формирования искровых разрядов в газах высокого давления во внешнем магнитном поле. В диссертации решались следующие задачи: - развитие методов комплексного экспериментального и теоретического исследования процессов в газовых разрядах с высоким пространственно-временным разрешением; - выяснение основных закономерностей формирования искрового канала в различных типах разрядов ( стримерном, таунсендовском, и объемном), в инертных газах (гелий, аргон) высокого давления; - исследование влияния сильного продольного магнитного поля на динамику развития и спектральные характеристики стадий разряда.

Слайд 3

Научная новизна:
На основе выполненных экспериментов электрических, оптических и спектральных характеристик

импульсного сильноточного разряда в инертных газах высокого давления (Ar, He) во внешнем сильном продольном магнитном поле, выявлены следующие стадии: распространение лавино-плазменных стримеров — диффузное свечение (тлеющий объемный разряд); образование катодного пятна с дрейфом электронного пучка в усиленном электрическом поле с последующим образованием узкого искрового канала (r~0,1 мм); расширение искрового канала с переходом в квазистационарную дугу (с r>1 мм); деионизация плазмы.
Исследовано влияние внешнего продольного магнитного поля на динамику плазмы формирующегося катодного пятна и расширяющегося искрового канала. Показано, что степень влияния на поперечный перенос энергии ионизации плазмы искрового канала определяется градиентом магнитного давления на границе плазма – нейтральный газ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Результаты экспериментального исследования энергетических характеристик искрового разряда во внешнем магнитном поле.
2. Концентрация электронов, скорость прорастания и расширения искрового канала зависят от напряженности внешнего магнитного поля.
3. Максимум спектральной плотности постоянного излучения помещается в область коротких длин волн, что влияет на рост температуры плазмы искрового канала во внешнем магнитном поле.

Слайд 4

Рис.1. Генератор импульсных токов для питания соленоида

Слайд 5

Рис.2.Вакуумный коммутирующий разрядник
1 – стягивающие болты, 2,4 – электроды, 3 –

изолирующее кольцо, 5 – текстолитовые втулки, 6 – прижимные гайки, 7 – резиновая прокладка, 8 – поджигающий электрод, 9 – фарфоровая трубка, 10 – уплотнительная гайка, 11 – штуцер, 12 - прокладка

Слайд 6

Рис.2.4. Соленоид
1 – витки, 2 – изолирующая текстолитовая прокладка, 3- изолятор,

4 – стальной корпус, 5 – боковые отверстия

Слайд 7

Рис.2.5. Осциллограмма импульса магнитного поля с меткой соответствующей пробойному импульсу

Слайд 8

Рис. 3.1. Осциллограммы пробоя аргона при давлении p= 760 Торр, d=0,1

см, E/p= 13,1В/см Торр, W=10%.Частота меток f=10 мГц: а) H=0, τ=270нс; б) H=120кЭ, τ=220нс.

Слайд 9

Рис. 3.2. Осциллограммы предпробойных токов Аr, р= 760 Торр, d=1 см

для
Uпр=7,4кВ- таунсендовский разряд (а) иUпр=9 кВ- стримерный разряд (б).

Слайд 10

Рис. 3.3.Зависимость плотности тока в разряде от времени (Е/Р=10 В/см Торр):
Н=0;

2) Н=200 кЭ.

Слайд 11

Рис. 3.4. Зависимость проводимости плазмы искрового канала Arот времени (Е/р=10 В/см

Торр):1) Н=0; 2) Н=140 кЭ; 3) H=90 кЭ.

Слайд 12

Рис. 3.6. Зависимость мощности, выделяемой при пробое Ar, от времени (d=0,3

см, p= 2280 Торр, Uпр=7 кВ, W=55%) при:
Н=0; 2) Н=230 кЭ; 3) Н=280 кЭ.

Слайд 13

Рис. 3.7.Зависимость мощности разряда от времени (Е/р=10 В/см Торр):
1) Н=0;2) Н=200

кЭ.

Слайд 14

Рис. (3.8) Спектры интегрального излучения разряда в Ar вдоль силовых линий

сильного продольного магнитного поля: а — Н=0; б — Н=400 кЭ, p=2280 Торр, d=0,3 см; Uпр=6 кВ; Uстат=4,7 кВ.

Слайд 15

Рис. (3.9) Интегральные спектры излучения разряда в Arвдоль силовых линий внешнего

продольного магнитного поля: а — Н=0; б — Н=400 кЭ, p=2280 Торр, d=0,3 см; Uпр=6 кВ; Uстат =4,7 кВ.

Слайд 16

Выводы
Подводя итоги представленной работы можно сделать следующие выводы:
Скорость прорастания искрового

канала определяется плотностью тока в нем.
С ростом плотности тока - скорость растет.
Продольное магнитное поле приводит к увеличению плотности тока канала, проводимости плазмы и удельного энерговклада в разряд.
.характерное время установления единой температуры и равновесной ионизации в плазме искрового канала составляет < 10-8с;
плазма канала характеризуется стопроцентной ионизацией.
скорость расширения канала, определяется скоростью ввода энергии в этот канал и растет с ростом давления и перенапряжения. Внешнее продольное магнитное поле уменьшает скорость расширения канала.