Экспериментальные исследования гидродинамических и энергетических характеристик высоковольтного электрохимического взрыва в ограниченных объемах жидкости

Abstract

УДК 537.528

Экспериментально исследованы электрические, энергетические и гидродинамические характеристики высоковольтного электро-химического взрыва (ВЭХВ) в ограниченных объемах жидкости в зависимости от зарядного напряжения, запасаемой электрической энергии и массы сжигаемой экзотермической смеси. Проведено сравнение с другими способами инициирования электрического разряда в аналогичных условиях. Полученные результаты показали, что ВЭХВ дает возможность осуществить высоковольтный электрический разряд с малыми энергетическими потерями (менее 9%) и реализовать режим электрического пробоя, близкий к апериодическому. Установлено, что ВЭХВ генерирует волны сжатия с амплитудой до 37% и удельным импульсом до 45% большими (при зарядном напряжении 25 кВ и выше), чем при электрическом взрыве инициирующего металлического проводника при одинаковых начальных условиях. Выявлено, что повышение зарядного напряжения приводит к увеличению амплитуды и удельного импульса генерируемой волны сжатия по линейной зависимости. Комплексный анализ зависимостей энергетических и гидродинамических характеристик показал, что основное влияние на формирование удельного импульса волны сжатия при ВЭХВ оказывают как запасаемая электрическая энергия, так и взаимосвязь электрических параметров разрядного контура с массой сгорающей экзотермической смеси, что определяет форму разрядных характеристик.

Ключевые слова: высоковольтный электрохимический взрыв, зарядное напряжение, экзотермическая смесь, волна сжатия, энергия, удельный импульс.

In this paper, the dependence of the charging voltage, stored electrical energy, and the mass of the combusted exothermic mixture on electrical, energy and hydrodynamic characteristics of a high-voltage electrochemical explosion (HVEE) in limited volumes of liquid on is experimentally studied. A comparison with other methods of initiating an electric discharge under similar conditions was made. The results established that the HVEE makes it possible to carry out a high-voltage electric discharge with low energy losses (less than 9%) and to realize an electrical breakdown mode close to aperiodic. It has been found that HVEE can generate pressure waves with an amplitude up to 37% and a pulse up to 45% larger (at a charging voltage of 25 kV or higher) than that of an electric explosion of an initiating metallic conductor of optimum length under the same initial conditions. It was found that an increase in the charging voltage leads to an increase in the amplitude and pulse of the generated pressure wave along a linear dependence. A compre-hensive analysis of the dependences of the energy and hydrodynamic characteristics showed that the main influence on the formation of the pressure wave pulse during the HVEE is provided by both the stored electrical energy and the interconnection between the electrical parameters of the discharge circuit and the mass of the burning exothermic mixture, which determines the shape of the discharge characteristics.

Keywords: high-voltage electrochemical explosion, charging voltage, exothermic mixture, pressure wave, energy, impulse.

Download full-text PDF. 68 downloads

Menu

Vol. 59 (2023), Issue 5, p. 42-55

Экспериментальные исследования гидродинамических и энергетических характеристик высоковольтного электрохимического взрыва в ограниченных объемах жидкости

Abstract