Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии

С помощью метода численного эксперимента обоснована возможность управления гидродинамическими процессами подводного электровзрыва при многоимпульсном вводе энергии в плазменный разрядный канал. Показаны пути изменения традиционных для электровзрыва форм эпюр скорость-время и давление-время для разря...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2004
Hauptverfasser:	Барбашова, Г.А., Вовченко, А.И., Каменская, Л.А., Шамко, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут гідромеханіки НАН України 2004
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/1019
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии / Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко // Акуст. вісн. — 2004. — Т. 7, N 4. — С. 3-9. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-1019
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-10192008-10-15T19:22:55Z Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии Барбашова, Г.А. Вовченко, А.И. Каменская, Л.А. Шамко, В.В. С помощью метода численного эксперимента обоснована возможность управления гидродинамическими процессами подводного электровзрыва при многоимпульсном вводе энергии в плазменный разрядный канал. Показаны пути изменения традиционных для электровзрыва форм эпюр скорость-время и давление-время для разрядного канала и окружающей его жидкости за счет вариации числа циклов ввода энергии и ее дозировки. Методом чисельного експерименту обгрунтовано можливість керування гідродинамічними процесами підводного електровибуху при багатоімпульсному введенні енергії в плазмовий розрядний канал. Показані шляхи зміни традиційних для електровибуху форм епюр швидкість-час і тиск-час для розрядного каналу й рідини, яка оточує його, за рахунок варіації числа циклів введення енергії та ії дозування. A possibility to control the underwater electroexplosive hydrodynamic processes at multipulse energy supply to plasma discharge channel is substantiated using the method of numerical experiment. It is shown how to change the shapes of speed-time and pressure-time epures for the discharge channel and liquid environment (being traditional for the electroexplosion) by varying the number of the input energy cycles and its dosage. 2004 Article Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии / Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко // Акуст. вісн. — 2004. — Т. 7, N 4. — С. 3-9. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1028-7507 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/1019 532:537.528:62-5 ru Інститут гідромеханіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	С помощью метода численного эксперимента обоснована возможность управления гидродинамическими процессами подводного электровзрыва при многоимпульсном вводе энергии в плазменный разрядный канал. Показаны пути изменения традиционных для электровзрыва форм эпюр скорость-время и давление-время для разрядного канала и окружающей его жидкости за счет вариации числа циклов ввода энергии и ее дозировки.
format	Article
author	Барбашова, Г.А. Вовченко, А.И. Каменская, Л.А. Шамко, В.В.
spellingShingle	Барбашова, Г.А. Вовченко, А.И. Каменская, Л.А. Шамко, В.В. Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
author_facet	Барбашова, Г.А. Вовченко, А.И. Каменская, Л.А. Шамко, В.В.
author_sort	Барбашова, Г.А.
title	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
title_short	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
title_full	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
title_fullStr	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
title_full_unstemmed	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
title_sort	управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии
publisher	Інститут гідромеханіки НАН України
publishDate	2004
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/1019
citation_txt	Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии / Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко // Акуст. вісн. — 2004. — Т. 7, N 4. — С. 3-9. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT barbašovaga upravleniegidrodinamičeskimiprocessamipriélektrovzryvnomprogrammiruemommnogoimpulʹsnomvvodeénergii AT vovčenkoai upravleniegidrodinamičeskimiprocessamipriélektrovzryvnomprogrammiruemommnogoimpulʹsnomvvodeénergii AT kamenskaâla upravleniegidrodinamičeskimiprocessamipriélektrovzryvnomprogrammiruemommnogoimpulʹsnomvvodeénergii AT šamkovv upravleniegidrodinamičeskimiprocessamipriélektrovzryvnomprogrammiruemommnogoimpulʹsnomvvodeénergii
first_indexed	2025-07-02T04:34:18Z
last_indexed	2025-07-02T04:34:18Z
_version_	1836508364469698560
fulltext	ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 УДК 532:537.528:62-5 УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОМ ПРОГРАММИРУЕМОМ МНОГОИМПУЛЬСНОМ ВВОДЕ ЭНЕРГИИ Г. А. Б АР Б А ШО ВА, А. И. ВО В Ч ЕН К О, Л. А. К А МЕН С К АЯ, В. В. ША МК О Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, Николаев Получено 11.11.2004 С помощью метода численного эксперимента обоснована возможность управления гидродинамическими процессами подводного электровзрыва при многоимпульсном вводе энергии в плазменный разрядный канал. Показаны пути изменения традиционных для электровзрыва форм эпюр скорость– время и давление – время для разрядного канала и окружающей его жидкости за счет вариации числа циклов ввода энергии и ее дозировки. Методом чисельного експерименту обгрунтовано можливiсть керування гiдродинамiчними процесами пiдводного електровибуху при багатоiмпульсному введеннi енергiї в плазмовий розрядний канал. Показанi шляхи змiни тради- цiйних для електровибуху форм епюр швидкiсть – час i тиск– час для розрядного каналу й рiдини, яка оточує його, за рахунок варiацiї числа циклiв введення енергiї та iї дозування. A possibility to control the underwater electroexplosive hydrodynamic processes at multipulse energy supply to plasma di- scharge channel is substantiated using the method of numerical experiment. It is shown how to change the shapes of speed- time and pressure-time epures for the discharge channel and liquid environment (being traditional for the electroexplosion) by varying the number of the input energy cycles and its dosage. ВВЕДЕНИЕ Под управлением импульсными гидродинамиче- скими процессами при подводном электровзрыве (ПЭВ) будем понимать обеспечение сохранения их определенной структуры или целевое ее измене- ние в заданный момент рабочего технологическо- го цикла. При ПЭВ в рабочую среду излучается волновой цуг чередующихся волн сжатия и разре- жения [1]. Первичная волна сжатия излучается на стадии интенсивного расширения разрядного ка- нала, а вторичная – при расширении электров- зрывной парогазовой полости. Третичная и после- дующие волны генерируются, когда высокое дав- ление в канале (а впоследствии, в сжатой полости) вызывает уплотнение прилегающих слоев жидко- сти. Поэтому для поддержания или целенаправ- ленного видоизменения структуры первичной вол- ны сжатия необходимо каким-то образом воздей- ствовать на процесс ввода электрической энергии в разрядный канал. Очевидно, что для управле- ния структурой последующих волн давления мо- жет потребоваться вмешательство и в ход после- разрядных процессов [2]. Проблема управления импульсными процессами при ПЭВ весьма актуальна, поскольку она непо- средственно связана с повышением эффективно- сти использования электрической энергии в совре- менных разрядно-импульсных технологиях. Для ее решения требуется разработка эффективных методов управления выходными параметрами ги- дродинамических процессов (в первую очередь, формой давления первичной волны сжатия, сило- вую нагрузку которой воспринимает первоначаль- но обрабатываемый объект). Важной технологиче- ской задачей при этом является получение в зоне объекта оптимальной по форме и интенсивности волны давления, позволяющей ему поглотить ма- ксимум излучаемой электровзрывным источником акустической энергии. До настоящего времени основными традицион- но используемыми в разрядно-импульсных тех- нологиях методами регулирования выходных ха- рактеристик электровзрывных устройств являю- тся изменение параметров энергоисточника, соста- ва рабочей среды и способа инициирования ра- зряда [2], осуществляемые на этапе подготовки устройства к рабочему циклу. Однако на практике часто возникают ситуации, когда с помощью ука- занных методов невозможно изменить силовые па- раметры электровзрывного устройства в необхо- димых для реализации технологического процес- са пределах [2, 3]. Такая ситуация возникает пре- жде всего в разрядно-импульсных технологиях по обработке металлов давлением, что связано с осо- быми требованиями, предъявляемыми в данном случае к пространственно-временному распреде- лению воздействующих на объект обработки им- пульсных нагрузок. Поскольку в большинстве электровзрывных устройств, реализующих разрядно-импульсные технологии в промышленных условиях, использу- c© Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко, 2004 3 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 ются колебательные режимы разряда [2], то цель данной работы состоит в численном моделиро- вании возможностей управления гидродинамиче- скими процессами подводного электровзрыва при многоимпульсном программируемом вводе эле- ктрической энергии в плазменный канал. 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Гидродинамическая задача с программируемым вводом энергии моделирует ситуацию, которая в простейшем случае может быть сформулирована следующим образом. В некоторый момент време- ни выделения энергии основного электровзрыв- ного источника ti в разрядный канал начинает поступать по определенному закону энергия до- полнительного внешнего источника. В результате, к параметрам управления комплексным взрывом (т. е. параметрам основного источника) добавляю- тся время подключения ti и параметры, задающие закон выделения энергии дополнительного исто- чника (например, величина выделяемой энергии, амплитуда и крутизна мощности и др.). При опре- деленном сочетании основных и дополнительных энергоисточников следует ожидать формирования в разрядном канале и окружающей жидкости дав- лений с усложненной временной конфигурацией. Не будем акцентировать внимание на принци- пах реализации программируемого ввода энергии, так как основная задача работы – поиск условий, при которых может быть изменена традиционная для ПЭВ форма эпюр давление – время в разря- дном канале и окружающей его жидкости. По- скольку плазменный разрядный канал как акусти- ческий излучатель может быть смоделирован ко- нечным цилиндром [4], то в данном исследовании ставится и решается двумерная гидродинамиче- ская задача. Приведем ее математическую поста- новку. В области, ограниченной контактным разрывом плазма – вода (стенка канала разряда) и ударной волной, необходимо решить систему двумерных нелинейных уравнений газовой динамики, запи- санных в цилиндрической системе координат и представляющих собой законы сохранения массы, импульса и энергии [5]: ∂(rF1) ∂t + ∂(rF2) ∂z + ∂(rF3) ∂r = F4, F1 = [ρ, ρvr, ρvz, e] T , F2 = [ρvz, ρvzvr, ρv2 z + P, (e + P )vz] T , F3 = [ρvr , ρv2 r + P, ρvrvz, (e + P )vr] T , F4 = [0, P, 0, 0]T, (1) которая замыкается уравнением состояния [5] ε = P − c2 0 (ρ − ρ0) ρ(κ − 1) . (2) Здесь t – время; r, z – цилиндрические координа- ты; vr, vz – радиальная и осевая компоненты ве- ктора скорости жидкости; P – давление; ρ – плот- ность, e=ρ(ε+(v2 r +v2 z )/2); ε – удельная внутрен- няя энергия; κ=7.15; ρ0, c0 – плотность и скорость звука в покоящейся жидкости. На внутренней границе расчетной области (стенке канала разряда) задается давление, полу- чаемое при решении уравнения баланса энергии в канале [4]: 1 (γ − 1) d(PaVa) dt + PadVa dt = N(t), (3) где γ = 1.26; Pa, Va – давление в канале разряда и его объем; N(t) – вводимая в разрядный канал мощность. На внешней границе расчетной области (удар- ной волне) ставятся условия динамической совме- стности [5]: [ρ]D − [ρvn] = 0, [ρvn]D − [ρv2 n + P ] = 0, [ ρ ( ε + v2 n 2 )] D − [ ρvn ( ε + v2 n 2 ) + Pvn ] = 0, (4) где vn – нормальная составляющая вектора ско- рости жидкости; D – скорость ударной волны; [f ]=f1−f2 ; f1, f2 – значения функции слева и справа от ударной волны. В качестве начальных условий примем значения гидродинамических параметров для невозмущен- ной среды. Начальная скорость расширения кана- ла равна нулю, его радиус – 0.5 мм, давление в ка- нале разряда превышает давление в окружающей жидкости на 1 МПа. Такие условия реализуются в разрядах, инициируемых высоким напряжени- ем [6]. Задача (1), (2) с граничными условиями (3), (4) и начальными условиями, приведенными выше, решалась конечно-разностным методом Годуно- ва [5]. Расчетная сетка содержала линии двух се- мейств. Одно из них представляло собой совоку- пность неподвижных лучей, задаваемых коорди- натой выхода луча (0, zj) и углом αj между лучом и положительным направлением оси 0z, а другое – движущиеся вдоль этих лучей линии (первая из них определяла контактный разрыв, последняя – 4 Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 ударную волну). Положение границ устанавлива- лось в процессе решения задачи. Внутренние узлы сетки располагались вдоль лучей равномерно. Бо- лее подробно алгоритм решения описан в рабо- те [7]. Для упрощения анализа функция ввода мощ- ности N(t) в граничном условии (3) задавалась в виде кусочно-линейной функции времени [4]. Выбор модельных режимов энерговыделения осу- ществлялся таким образом, чтобы можно было проанализировать влияние энергетических и вре- менных параметров импульсов мощности на ги- дродинамику развития процесса. Привязка мо- дельных вариантов к реальному процессу ПЭВ реализовывалась с помощью базового емкостно- го электровзрывного энергоисточника по методи- ке [8]. Указанный источник имел энергию накопи- теля W0≈4 кДж при напряжении пробоя жидко- стного промежутка U0 =50 кВ, характерной дли- тельности разряда τ0 =π √ LC =10 мкс и длине ра- зрядного промежутка l= 0.06 м (L, C – индуктив- ность и емкость разрядной цепи соответственно). В результате N(t) базового режима разряда зада- валась следующим образом: N (t̄) = N0× ×                                                                                    0, t̄<0; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.105 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄<1.61; 0.100 (2.125−t̄) , 1.61≤ t̄≤2.125; 0.072 (t̄−2.125) , 2.125≤ t̄<2.61; 0.068 (3.125−t̄) , 2.61≤ t̄≤3.125; 0.050 (t̄−3.125) , 3.125≤ t̄≤3.61; 0.047 (4.125−t̄) , 3.61<t̄≤4.125; 0.033 (t̄−4.125) , 4.125≤ t̄≤4.61; 0.031 (5.125−t̄) , 4.61<t̄≤5.125; 0.023 (t̄−5.125) , 5.125≤ t̄≤5.61; 0.021 (5.125−t̄) , 5.61<t̄≤6.125; 0, 6.125<t̄, (5) Здесь N0 =U0 √ L/C =2.5 ГВт – характерная мощ- ность разряда; t̄= t/τ0 – безразмерное время. Вторым режимом N (t̄) = N0× ×                              0, t̄<0; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.289 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄≤1.61; 0.271 (2.125−t̄) , 1.61<t̄≤2.125; 0, 2.125<t̄ (6) моделировалась ситуация, когда вся энергия по- следующих за первым импульсов мощности базо- вого режима выделяется во втором импульсе за время ∆t=π √ LC =10−5 с. При этом крутизна на- растания и амплитуда второго импульса мощнос- ти примерно равны соответствующим величинам первого, а время достижения максимума мощнос- ти во втором импульсе сохраняется таким же, как и во втором импульсе базового режима. Третий, также двухимпульсный, режим N (t̄) = N0× ×                              0, 0<t̄; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.105 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄≤1.392; 0.00592 (6.125−t̄) , 1.392<t̄≤6.125; 0, 6.125<t̄ (7) соответствует случаю, когда остаток энергии выделяется при сохранении крутизны нарастания мощности второго импульса базового режима, об- щей величины энергии и продолжительности ее выделения. В четвертом N (t̄) = N0× ×                              0, 0<t̄; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.618 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄≤1.61; 0.582 (2.125−t̄) , 1.61≤ t̄≤2.125; 0, 2.125<t̄ (8) Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко 5 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 0 300 600 900 1200 1500 0 20 40 60 N, t, 3 3 2 2 2 3 Рис. 1. Зависимости мощности вводимой энергии от времени и пятом N (t̄) = N0× ×                                            0, 0<t̄; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.928 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄<1.61; 0.874 (2.125−t̄) , 1.61≤ t̄≤2.125; 0, 2.125<t̄ (9) режимах вводимая энергия увеличивается во вто- ром импульсе режима (6) до 5800 и 7680 Дж соо- тветственно без изменения временных параметров мощности (времени достижения максимума и про- должительности импульса). Аналогичным образом увеличена энергия режи- ма (7) до уровней 7680 Дж: N (t̄) = N0× ×                              0, 0<t̄; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.337 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄≤1.392; 0.019 (6.125−t̄) , 1.392<t̄≤6.125; 0, 6.125<t̄ (10) и 32810 Дж: N (t̄) = N0× ×                              0, 0<t̄; 0.281t̄, 0≤ t̄≤0.52; 0.241 (1.125−t̄) , 0.52<t̄≤1.125; 0.337 (t̄−1.125) , 1.125≤ t̄<2.585; 0.139 (6.125−t̄) , 2.585≤ t̄≤6.125; 0, 6.125<t̄. (11) Заметим, что первые импульсы мощности в при- веденных модельных вариантах (5) – (11) програм- мируемого ввода энергии в разрядный канал ПЭВ оставлялись неизменными, поскольку влияние ва- риации их энергетических параметров на гидро- динамику процесса было проанализировано в ра- боте [9]. Графические зависимости указанных мо- дельных режимов изображены на рис. 1 кри- выми 1, 2, 3, 2а, 2б, 3а и 3б соответственно. 2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ К анализируемым гидродинамическим характе- ристикам разрядного канала относятся радиус a(t) и скорость ȧ(t) в плоскости серединного сечения, давление Pa(t), импульс давления Ia(t) = t ∫ 0 padt, объемная плотность вводимой энергии ε = t ∫ 0 N(t)dt/Va(t). 6 Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 Искомой гидродинамической характеристикой жидкости является временная зависимость дав- ления P (t) в точке r=0.12 м, расположенной в экваториальной плоскости канала разряда. Вычи- сленные значения функций a(t), ȧ(t), Pa(t), Ia(t) и P (t) представлены на рис. 2 – 6. Зависимости ε(t) не приведены, поскольку в качественном плане они не отличались от соответствую- щих зависимостей Pa(t). Отметим лишь, что εmax =1.35 ГДж/м 3 (это значение определялось энергетикой первого импульса мощности). Из рис. 2 видно, что монотонный характер изме- нения радиуса канала во времени сохраняется для различных режимов разряда. Значения радиусов для режимов 1, 3 совпадают. Зависимость a(t) для режима 2 весьма близка к ним, располагаясь не- сколько выше. Как и в моноимпульсном вариан- те [4], такая ситуация свидетельствует о слабой зависимости радиуса канала от закона ввода энер- гии при сохранении суммарной энергии разряда. С ростом энергии (варианты 2a, 2б, 3а и 3б на рис. 2) значения a(t) возрастают. Ощутимее реагирует на изменения режима вво- да энергии в разрядный канал скорость его рас- ширения (см. рис. 3). По мере роста величины вводимой во втором импульсе энергии наблюда- ется изменение формы кривых ȧ(t): на их спадаю- щих ветвях формируются повторные всплески тем большей величины, чем выше уровень вводимой энергии (сравни рис. 1 и 3, кривые 2, 2а, 2б и 3а, 3б соответственно). С увеличением продолжитель- ности повторного выделения энергии для дости- жения одних и тех же амплитудных значений по- дъема скорости требуются все более высокие вели- чины выделяемой энергии. При этом энергия дол- жна возрастать значительно быстрее, чем увели- чение продолжительности энерговыделения (срав- ни кривые 2б и 3б на рис. 1 и 3). Уменьшение ко- личества циклов энерговыделения при сохранении общей энергии разряда и времени ее выделения не приводит к сколько-нибудь заметному изменению скорости расширения канала (сравни кривые 1 и 3 на рис. 1 и 3). Как и для скорости расширения канала, хара- ктерной особенностью эпюр давления в канале (рис. 4) и жидкости (рис. 5) является формиро- вание на их спадающих ветвях второго импуль- са давления. При этом явно выраженный макси- мум появляется в период возрастания мощности второго импульса, когда выделяемая в нем энер- гия становится сравнимой с энергией, ушедшей на формирование первого импульса давления (кри- вые 2 на рис. 1 и 4), или превосходит ее (кривые 0 3 6 9 12 15 18 0 20 40 60 80 3 2 2 2 , 3 3 a , t, Рис. 2. Радиус канала разряда 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 20 40 60 80 a , / t, 3 3 2 2 2 , 3 Рис. 3. Скорость расширения канала разряда Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко 7 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 0 100 200 300 0 20 40 60 80 a P , t, 3 3 2 2 2 , 3 Рис. 4. Давление в канале разряда 0 10 20 30 40 60 110 160 p, t, 3 3 2 2 2 3 Рис. 5. Эпюры давления в жидкости 1, 2, 2а и 2б). По мере повышения уровня энер- гии во втором импульсе N(t) интенсивность вто- ричного всплеска давления резко возрастает (см. кривые 2, 2а, 2б на рис. 4 и 5). Более длительное выделение такого же, как в режиме 2б, количе- ства энергии во втором импульсе мощности хотя и приводит к повышению величины давления на его спадающей ветви, но не обеспечивает появле- ния повторной пульсации (см. кривые 3а и 2б на рис. 4 и 5). Следовательно, путем сокращения ко- личества циклов ввода энергии в разрядный канал без уменьшения времени энерговыделения или по- вышения уровня вводимой энергии нельзя доби- ться заметного изменения формы кривых давле- ния в канале и в жидкости. Чтобы получить пуль- сирующую кривую давления с равновеликими ам- плитудами, следует вводить во втором импульсе в 3÷5 раз (в зависимости от времени энерговвода) большую энергию, чем была введена за первый им- пульс (см. кривые 2б, 3б на рис. 1, 4). Сравнивая эпюры давления в канале (см. рис. 4) и в жидкости (см. рис. 5), можно заключить, что не для всякой последовательности убывающих по амплитуде импульсов давления в канале функция 0 2 4 6 8 10 0 20 40 60 80 3 2 2 2 , 3 3 a I , · t, Рис. 6. Импульс давления в канале разряда 8 Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2004. Том 7, N 4. С. 3 – 9 давления в фиксированной точке жидкости имеет вид последовательности только возрастающих [10] или только убывающих [11] импульсов. Реализуе- мая в жидкости ситуация зависит в первую оче- редь от интенсивности и формы последующих за первым импульсов давления в канале; если спад давления вторичного импульса имеет квазиэкспо- ненциальный вид, то функция давления в жид- кости будет качественно повторять Pa(t), если же спад давления второго импульса более плавный и его амплитуда порядка (но меньше) амплитуды первичного (как в режиме 3б), то в жидкости мо- жет быть сформирована эпюра давления с после- довательностью возрастающих по амплитуде им- пульсов. Как следует из рис. 6, импульс давления в кана- ле в большей степени, чем радиус, зависит от коли- чества вводимой энергии и, являясь интегральной функцией давления, не имеет каких-либо особен- ностей. Из сравнения кривых 2а, 2б и 3а следует, что для получения импульса Ia определенной ве- личины более предпочтительны режимы разряда с меньшим временем энерговыделения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Для случая электровзрывного многоимпульсно- го программируемого ввода энергии в разрядный канал определены условия трансформации тра- диционной формы эпюр давление – время в разрядном канале и жидкости в последователь- ность убывающих либо возрастающих пульсаций давления. Показано, что явно выраженная вторая пульсация давления появляется в период возра- стания мощности второго импульса при условии, что величина выделяемой в нем энергии, при неснижающейся крутизне возрастания мощности, становится сравнимой с величиной энергии, ушед- шей на формирование первой пульсации давления. При этом продолжительности первого и второго импульсов должны быть соизмеримы. Более дли- тельное выделение такого же количества энергии во втором импульсе мощности приводит лишь к повышению величины давления на его спадающей ветви, а для формирования второй пульсации тре- буется повышение уровня дополнительно вводи- мой энергии. 1. Вовченко А. И. Сравнительные эксперименталь- ные исследования акустических характеристик подводных электрических и электрохимических взрывов // Зб. наук. праць УДМТУ. – Миколаїв.– 2002.– 1(379).– С. 113–121. 2. Вовченко О. I. Високовольтнi електророзряднi си- стеми з керованим перетворенням енергiї. Авто- реф. дис. докт. техн. наук.– К.: Iн-т електродина- мiки НАН України, 2002.– 33 с. 3. Половинко В. Д. Исследование влияния закона ввода энергии в канал разряда взрывающейся про- волочки на динамику совместного деформирова- ния трубы и решетки // Труды IV Междунар. школы-семинара “Импульсные процессы в меха- нике сплошных сред”.– Николаев: Аттол, 2001.– С. 78–79. 4. Наугольных К. А., Рой Н. А. Электрические ра- зряды в воде.– М.: Наука, 1971.– 155 с. 5. Численное решение многомерных задач газовой динамики / Под ред. С. К. Годунова.– М.: Наука, 1976.– 400 с. 6. Кривицкий Е. В. Динамика электровзрыва в жидкости.– К.: Наук. думка, 1986.– 208 с. 7. Барбашова Г. А., Иванов А. В. Расчет двумер- ного нестационарного течения жидкости при по- дводном взрыве проволочки конечной длины // Гидромеханика.– 1986.– 53.– С. 16–19. 8. Шамко В. В., Кучеренко В. В. Теоретические осно- вы инженерных расчетов энергетических и гидро- динамических параметров подводного искрового разряда // Николаев: АН Украины, Ин-т импуль- сных процессов и технологий.– Препринт N 20, 1991.– С. 5–28. 9. Шамко В. В., Вовченко А. И., Каменская Л. А., Барбашова Г. А. Управление гидродинамическими процессами при моноимпульсном электровзрыв- ном преобразовании энергии // Электронная об- работка материалов.– 2005.– N 1.– С. 61–67. 10. Вовченко А. И., Ковалев В. Г, Поздеев В. А. Ги- дродинамические характеристики разряда в жид- кости при вводе энергии в канал в виде повторя- ющихся импульсов // Прикл. гидромех.– 2001.– 3(75), N 3.– С. 19–25. 11. Крутиков В. C., Лопатнев А. Г. Особенности ги- дродинамических характеристик импульсных про- цессов в сжимаемой среде при многократном (пульсирующем) законе ввода энергии // Письма в ЖТФ.– 1999.– 25, вып. 14.– С. 34–41. Г. А. Барбашова, А. И. Вовченко, Л. А. Каменская, В. В. Шамко 9

Управление гидродинамическими процессами при электровзрывном программируемом многоимпульсном вводе энергии

Institution

Ähnliche Einträge