ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПЛОСКОЙ ФОЛЬГИ

Канцедалов Д.А. Суркаев А.Л. Статья в формате PDF 789 KB

Высокоэнергетическое, импульсное, электрическое воздействие на металлический провод- ник - электрический взрыв проводников (ЭВП) представляет собой уникальное физическое явление, характеризующееся экстремальными состояниями вещества и скоротечностью процесса, в частности. Одним из явлений, возникающих при электрическом взрыве, является порождение страт - чередующихся слоёв с различным значением плотности вещества. На сегодняшний день не существует единой точки зрения, объясняющий данный феномен. В частности, возникновение страт для цилиндрических проводников можно рассматривать как результат развития магнитогидродинамическиу (МГД)-неустойчивостей с модой m = 0, являющейся аксиально - симметричным возмущением типа перетяжек, и с модой m = 1, соответствующей винтовому (изгибному) возмущению. В условиях быстрого электрического взрыва j ≥ 108 А/см2 рассматриваются перегревные магнитогидродинамические неустойчивости. В случае, когда удельное сопротивление вещества увеличивается с ростом температуры, развитие перегревных МГД-неустойчивостей приводит к возникновению страт. Возникновение МГД-неустойчивостей, приводящее к стратообразованию наблюдается, также, при электрическом взрыве фольг (ЭВФ) [1].

Целью данной работы является экспериментальное исследование возникновения МГД-неустойчивости при миллисекундном электрическом взрыве плоской фольги в воздухе, как одной из возможных причин стратообразования. Согласно[2], рассмотрим металлический проводник, находящийся в жидком состоянии, прямоугольного сечения, по которому протекает ток вдоль оси z симметрии (рисунок). Геометрические параметры проводника 2a  2b  . Металлическая жидкость считается несжимаемой и ее электропроводность постоянна σ = const. Уравнения магнитной гидродинамики имеют вид:

(1)

(2)

(3)

где - скорость; - напряженность магнитного поля; P - давление; ρ - плотность; - магнитная вязкость; c - скорость света; ∆ - оператор Лапласа. При решении системы (1-3) в ранних работах авторов было получено дисперсионное уравнение и выражение для управляющего параметра

,

при этом δ ≈ 0,002 ‒ инкремент неустойчивости, а λ ≈ 0,1...2 мм.

 

 

Рис. 1. Жидкометаллический проводник прямоугольной геометрии

Экспериментальная установка является традиционной и представляет собой энергетический накопитель конденсаторного типа с соответствующей электродной системой. Взрывающийся проводник располагалась между двумя полосками стекла на расстоянии h = 1...4 мм. Разрядный ток регистрировался поясом Роговского, напряжение - высокоомным делителем.

Результатом экспериментов является получение образцов (рис. 2), где наблюдается поперечное чередование плотности вещества (на фото показано стрелками, линии - границы полоски фольги) электрического взрыва алюминиевой фольги. Электрический взрыв протекал в близком к согласованному (оптимальному) режиму, при котором энергия конденсаторного накопителя реализуется в первой половине периода разряда. Возможно, что образование страт в большей степени наглядности проявляется при взрыве тонкой фольги, вследствие самой геометрии взрывающегося проводника.

 

Чередование плотности вещества при электрическом взрыве алюминиевой фольги

Список литературы

1. Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев В.И. Исследование миллисекундного электрического взрыва металлических: письма в ЖТФ. - 2011. - Т. 36, Вып. 23. - С. 97-104

2. Волков Н.Б., Зубарев Н.М., Зубарева О.В. Крупномасштабная магнитогидродинамическая неустойчивость поверхности проводящей жидкости: письма в ЖТФ. - 2001. - Т. 27, Вып. 22. - С. 38-44.






В ОПЕК думают о Калининграде

6 августа в Калининграде многое изменится. Рассматривая вопрос о вступлении России в ОПЕК, страны картеля решили открыть свое представительство именно в Калининграде, в 15-м микрорайоне. Александр Сергеевич Абрамов, как официальный представитель Администрации Президента, высоко оценил этот шаг, а Игоpь Кpичевеp , будущий глава представительства, пообещал как можно более выгодные результаты для обеих сторон.