Vol. 56 (2020), Issue 3-4, p. 42-52

Влияние парогазовой полости на поле давления в замкнутой разрядной камере с жесткими стенками

Abstract

УДК 537.528: 519.6:621.314

Поле давления в разрядных камерах ограниченного объема с жесткими стенками очень часто имеет большое влияние на эффективность технологических процессов, поэтому его определение является актуальной задачей. В результате электрического разряда в жидкости, заполняющей разрядную камеру, образуется полость с более высокой сжимаемостью, чем жидкость в камере. Эта полость на стадии разряда заполнена неидеальной плазмой, а после разряда – паром жидкости и растворенными в ней газами (парогазовая полость). Ее пульсации формируют поле давления в разрядной камере. Подвижная граница парогазовой полости создает большие проблемы в вычислении поля давления в жидкости, особенно после большого количества ее пульсаций. В настоящее время мало изучена роль парогазовой полости в формировании поля давления в разрядной камере. Ее определение – цель данной работы. Исследование выполнено на основе разработанной ранее математической модели электрического разряда в воде, которая в данной статье 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 с давлением в жидкости. Затухают они медленно, поэтому в разрядной камере не устанавливается статическое равновесие между полостью и окружающей ее жидкостью даже после семи пульсаций. Определено влияние изменения оптической прозрачности плазмы на давление в полости и поле давления в жидкости, приводящее к уменьшению уровня давления.

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

The pressure field in discharge chambers of a limited volume, with rigid walls, very often has a great influence on the efficiency of technological processes; therefore, its determination is an urgent task. As a result of the electric discharge in the liquid filling of the discharge chamber, in it, a cavity with a higher compressibility is formed than the liquid in the chamber. At the discharge stage, this cavity is filled with non-ideal plasma, and after discharge, liquid vapor and gases are 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 fluid, especially after a large number of its pulsations. At present, the role of the vapor-gas cavity in the formation of a pressure field in a discharge chamber has been insufficiently studied. Its definition is the goal of this work. The study was carried out on the base of an earlier developed mathematical model of an electric discharge in water, which in this work is supplemented by 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 pulsation of the vapor-gas cavity provides for the oscillation of the pressure in it in antiphase with a pressure in the liquid. The pulsations decay slowly, so a static equilibrium between the cavity and the surrounding fluid even after seven pulsations is not established in the discharge chamber. The effect of a change in the optical transparency of the plasma on the pressure in the cavity and the pressure field in the liquid, leading to a decrease in the pressure level, is determined.

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

Download full-text PDF. 2230 downloads

Menu

Vol. 56 (2020), Issue 3-4, p. 42-52

Влияние парогазовой полости на поле давления в замкнутой разрядной камере с жесткими стенками

Abstract