Влияние парогазовой полости на поле давления в замкнутой разрядной камере с деформируемой стенкой

Abstract

УДК 537.528: 519.6:621.314

Поле давления в разрядных камерах ограниченного объема с деформируемыми стенками имеет большое влияние на эффективность технологических процессов деформирования листовых сплавов, поэтому его определение является актуальной задачей. В результате электрического разряда в жидкости, заполняющей разрядную камеру, в ней образуется полость с более высокой сжимаемостью, чем жидкость в камере. Ее пульсации формируют поле давления в разрядной камере. В настоящее время мало изучена роль парогазовой полости в формировании поля давления в разрядной камере с деформируемой стенкой. Ее определение является целью данной работы. Исследование выполнено на основе разработанной ранее математической модели электрического разряда в воде, которая в данной работе дополнена соотношениями, существенно повышающими точность вычисления сопротивления канала разряда и выделившейся в нем энергии. Определено, что пульсации парогазовой полости обеспечивают колебания давления в ней в противофазе со средним давлением в жидкости. В разрядной камере с жесткими стенками они затухают медленно, но наличие деформируемой стенки приводит к быстрому затуханию колебаний давления. В разработанной ранее математической модели учтено изменение оптической прозрачности плазмы и определено существенное ее влияние на давление в полости и поле давления в жидкости.

Ключевые слова: электрический разряд в воде, математическое моделирование, канал разряда, парогазовая полость, поле давления, разрядная камера, излучение энергии

The pressure field in discharge chambers of a limited volume with deformable walls very often has a great influence on the efficiency of technological processes of deformation of sheet alloys; therefore, its determination is an urgent task. As a result of an electric discharge in the liquid filling the discharge chamber, in it, a cavity with a higher compressibility is formed than the liquid in the chamber. At the stage of the discharge, this cavity is filled with non-ideal plasma, and after the discharge, with liquid vapor and gases dissolved in it (vapor-gas cavity). Its pulsations form a pressure field in the discharge chamber. The moving boundary of the vapor-gas cavity creates great problems in calculating the pressure field in a liquid, especially after a large number of its pulsations. At present, the role of the vapor-gas cavity in the formation of the pressure field in the discharge chamber with a deformable wall, which is a sheet alloy plate, is insufficiently studied. Its definition is the purpose of this work. The study was carried out on the base of a previously developed mathematical model of an electric discharge in water, which in this work is supplemented with relations that significantly increase the accuracy of calculating the resistance of the discharge channel and the energy released in it. It was determined that the pulsations of the vapor-gas cavity provide pressure fluctuations in it in an antiphase with the average pressure in the liquid. In a discharge chamber with rigid walls, they decay slowly, but the presence of a deformable wall leads to a rapid decay of pressure fluctuations. In the previously developed mathematical model, the change in the optical transparency of the plasma was taken into account, and its significant effect on the pressure in the cavity and the pressure field in the liquid was determined.

Keywords: electric discharge in water, mathematical modeling, discharge channel, vapor-gas cavity, pressure field, discharge chamber

Download full-text PDF. 308 downloads

Menu

Vol. 57 (2021), Issue 3, p. 102-116

Влияние парогазовой полости на поле давления в замкнутой разрядной камере с деформируемой стенкой

Abstract