Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде
Экспериментально установлена возможность перераспределения интенсивностей первичной и вторичной волн сжатия, излучаемых подводным высоковольтным электрическим разрядом, путем варьирования режима выделения электрической энергии в разрядном канале. Показано, что высоковольтный электрический разряд как...
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут гідромеханіки НАН України
2003
|
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/976 |
| 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: | Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде / А. И. Вовченко, В. В. Шамко, А. М. Шишов // Акуст. вісн. — 2003. — Т. 6, N 3. — С. 26-28. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-976 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-9762008-10-15T18:50:18Z Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде Вовченко, А.И. Шамко, В.В. Шишов, А.М. Экспериментально установлена возможность перераспределения интенсивностей первичной и вторичной волн сжатия, излучаемых подводным высоковольтным электрическим разрядом, путем варьирования режима выделения электрической энергии в разрядном канале. Показано, что высоковольтный электрический разряд как акустический излучатель взрывного типа занимает промежуточное место между взрывами химических конденсированных веществ и газовых смесей. Експериментально встановлено можливість перерозподілу інтенсивностей первинної та вторинної хвиль стиску, які випромінюються підводним високовольтним електричним розрядом, шляхом варіювання режиму виділення електричної енергії в розрядному каналі. Показано, що високовольтний електричний розряд як акустичний випромінювач вибухового типу займає проміжне місце між вибухом хімічних конденсованих речовин і газових сумішей. Possibility to redistribute the intensities of the first and the second compression waves emitted by underwater high-voltage electrical discharge by means of variation of mode of input of electrical energy in the discharge channel is proven experimentally. It is shown that the high-voltage electrical discharge as an acoustic emitter of explosive type should be placed between the explosions of chemical condensed matters and gaseous mixtures. 2003 Article Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде / А. И. Вовченко, В. В. Шамко, А. М. Шишов // Акуст. вісн. — 2003. — Т. 6, N 3. — С. 26-28. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1028-7507 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/976 537.528 ru Інститут гідромеханіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Экспериментально установлена возможность перераспределения интенсивностей первичной и вторичной волн сжатия, излучаемых подводным высоковольтным электрическим разрядом, путем варьирования режима выделения электрической энергии в разрядном канале. Показано, что высоковольтный электрический разряд как акустический излучатель взрывного типа занимает промежуточное место между взрывами химических конденсированных веществ и газовых смесей. |
| format |
Article |
| author |
Вовченко, А.И. Шамко, В.В. Шишов, А.М. |
| spellingShingle |
Вовченко, А.И. Шамко, В.В. Шишов, А.М. Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| author_facet |
Вовченко, А.И. Шамко, В.В. Шишов, А.М. |
| author_sort |
Вовченко, А.И. |
| title |
Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| title_short |
Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| title_full |
Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| title_fullStr |
Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| title_full_unstemmed |
Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| title_sort |
особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде |
| publisher |
Інститут гідромеханіки НАН України |
| publishDate |
2003 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/976 |
| citation_txt |
Особенности волнового цуга, излучаемого при высоковольтном электрическом разряде в воде / А. И. Вовченко, В. В. Шамко, А. М. Шишов // Акуст. вісн. — 2003. — Т. 6, N 3. — С. 26-28. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT vovčenkoai osobennostivolnovogocugaizlučaemogoprivysokovolʹtnomélektričeskomrazrâdevvode AT šamkovv osobennostivolnovogocugaizlučaemogoprivysokovolʹtnomélektričeskomrazrâdevvode AT šišovam osobennostivolnovogocugaizlučaemogoprivysokovolʹtnomélektričeskomrazrâdevvode |
| first_indexed |
2025-07-02T05:12:42Z |
| last_indexed |
2025-07-02T05:12:42Z |
| _version_ |
1836510780732735488 |
| fulltext |
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2003. Том 6, N 3. С. 26 – 28
УДК 537.528
ОСОБЕННОСТИ ВОЛНОВОГО ЦУГА,
ИЗЛУЧАЕМОГО ПРИ ВЫСОКОВОЛЬТНОМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РАЗРЯДЕ В ВОДЕ
А. И. В О ВЧ Е Н К О, В. В. ША МК О, А. М. ШИ ШО В
Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, Николаев
Получено 18.11.2002
Экспериментально установлена возможность перераспределения интенсивностей первичной и вторичной волн сжа-
тия, излучаемых подводным высоковольтным электрическим разрядом, путем варьирования режима выделения
электрической энергии в разрядном канале. Показано, что высоковольтный электрический разряд как акустиче-
ский излучатель взрывного типа занимает промежуточное место между взрывами химических конденсированных
веществ и газовых смесей.
Експериментально встановлено можливiсть перерозподiлу iнтенсивностей первинної та вторинної хвиль стиску, якi
випромiнюються пiдводним високовольтним електричним розрядом, шляхом варiювання режиму видiлення електри-
чної енергiї в розрядному каналi. Показано, що високовольтний електричний розряд як акустичний випромiнювач
вибухового типу займає промiжне мiсце мiж вибухом хiмiчних конденсованих речовин i газових сумiшей.
Possibility to redistribute the intensities of the first and the second compression waves emitted by underwater high-
voltage electrical discharge by means of variation of mode of input of electrical energy in the discharge channel is proven
experimentally. It is shown that the high-voltage electrical discharge as an acoustic emitter of explosive type should be
placed between the explosions of chemical condensed matters and gaseous mixtures.
ВВЕДЕНИЕ
Излучаемые высоковольтным электрическим
разрядом (ВЭР) в воду волны давления представ-
ляют собой чередование сжатий и разрежений [1].
Волны сжатия излучаются на стадии расширения
плазменного канала разряда (первичная волна).
При последующих захлопываниях парогазовой по-
лости (ПГП) формируются вторичная, третичная
и т. д. волны, причиной чему служит высокое дав-
ление в канале (а впоследствии, в сжатой полости),
вызывающее уплотнение прилегающих слоев жид-
кости. Относительная стабильность создаваемых
ВЭР давлений присуща только первичной и вто-
ричной волнам сжатия. Это обусловлено быстро
развивающейся нестабильностью формы ПГП, ко-
торая на стадии замыкания после одной или не-
скольких пульсаций разбивается кумулятивными
струями на множество отдельно пульсирующих
пузырьков различной формы. При этом основная
часть энергии разряда (примерно до 95 % [2]) ра-
сходуется в течение первого цикла расширения –
сжатия ПГП на акустическое излучение, тепловые
потери и турбулизацию жидкости. Таким обра-
зом, для подводного ВЭР целесообразно рассма-
тривать формирование только первичной и втори-
чной волн давления, тем более, что при ВЭР на-
блюдаются аномальные эффекты [1, 4 –6] по срав-
нению с подводным взрывом химических взрывча-
тых веществ (ВВ) [3]. Аномальность, как и в слу-
чае взрывов газовых смесей [7], состоит в том, что
при определенных условиях формирования разря-
да амплитуда вторичной волны сжатия превыша-
ет первичную. Отметим, что силовое действие на
объект обработки могут оказывать все составля-
ющие волнового цуга, генерируемого при подво-
дном ВЭР [8,9]. В то же время, в литературе слабо
освещены вопросы, связанные с излучением вто-
ричных волн при ВЭР. Исходя из этого, целью
данной работы явилось экспериментальное изуче-
ние процессов излучения при ВЭР.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И РЕЗУЛЬ-
ТАТЫ
Исследования проводились на специальном эк-
спериментальном стенде [10], обеспечивающем
одновременную регистрацию электрических (ра-
зрядный ток и напряжение) и гидродинамических
(давление в окружающей канал жидкости) хара-
ктеристик, а также возможность изменения режи-
ма разряда.
Регистрация давления осуществлялась с помо-
щью гидрофона со сферическим пьезоэлементом
диаметром 6 мм, изготовленным из керамики
ЦТС-19 и помещенным в заполненную касторо-
вым маслом резиновую оболочку. Сигнал с ги-
дрофона, который располагался в экваториальной
относительно разрядного промежутка плоскости
на расстоянии 0.3 м, регистрировался электрон-
26 c© А. И. Вовченко, В. В. Шамко, А. М. Шишов, 2003
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2003. Том 6, N 3. С. 26 – 28
ными осциллографами типа С8-13. Запуск развер-
тки осциллографов осуществлялся с временными
задержками относительно начала разряда, завися-
щими от расстояния гидрофона до разрядного ка-
нала и периода пульсации ПГП. При этом один из
осциллографов работал в миллисекундном диапа-
зоне временных разверток однократного режима
и фиксировал времена пульсации ПГП на всех ее
циклах расширения – сжатия, а второй – в микро-
секундном диапазоне ждущего режима, обеспечи-
вая воспроизведение первых двух импульсов сжа-
тия. Для детального изучения формы импульсов
и отношения их амплитуд
∆21 =
Pm2
Pm1
применялся метод наложения осциллограмм дав-
ления на запоминающем осциллографе С1-13 в ре-
жиме ждущей развертки [4]. Калибровка исполь-
зуемого в эксперименте гидрофона осуществля-
лась путем сравнения поступающего с него сигна-
ла с сигналом гидрофона фирмы “Bruel & Kjær”,
имеющего известные паспортные данные (оба ги-
дрофона устанавливались на одинаковом расстоя-
нии от подводного ВЭР). Разряд проводился на
глубине 0.45 м, а его стабильность поддержива-
лась путем закорачивания электродов иницииру-
ющим константановым проводником диаметром
20 мкм.
В качестве параметров, характеризующих ре-
жим выделения электрической энергии, были вы-
браны характерная мощность
N0 = U2
0
√
C
L
и характерная удельная (приходящаяся на едини-
цу длины разрядного канала) крутизна мощности
N ′
0
=
U2
0
Ll
.
Здесь U0 – напряжение пробоя разрядного проме-
жутка длиной l; C и L – емкость и индуктивность
разрядного контура. Параметры N0 и N ′
0
, управ-
ляющие режимом выделения энергии, варьирова-
лись за счет изменения длины разрядного проме-
жутка и индуктивности цепи (см. таблицу). Вели-
чина запасенной в конденсаторной батарее энер-
гии сохранялась постоянной и составляла 300 Дж.
В процессе проведения эксперимента величина
N ′
0
изменялась более, чем на порядок, а N0 – бо-
лее чем в два раза. Наряду с профилем волны дав-
ления для каждого разряда регистрировались ра-
зрядный ток и падение напряжения на активном
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75
21
N0
'
, 10
15
/
Рисунок. Зависимость отношения амплитуды
вторичной волны сжатия к первичной ∆21
от удельной крутизны мощности N
′
0
сопротивлении плазменного канала. По этим па-
раметрам вычислялась вводимая в канал электри-
ческая энергия. Выбранные условия эксперимента
(см. таблицу) обеспечивали получение формы ра-
зрядного тока от квазипериодической (η=0.32) до
критической (η=0.81). Здесь параметр η характе-
ризует долю электрической энергии, выделяемой
в первом полупериоде колебаний тока, а обратная
ему величина n=η−1 – степень колебательности
разрядного тока.
Анализ табличных данных позволяет заклю-
чить, что аномальность поведения давления
(∆21≥1) появляется при более низких значе-
ниях характерной мощности. Наблюдается че-
ткая зависимость параметра ∆21 от характер-
ной удельной крутизны мощности (см. ри-
сунок). Аномальный эффект проявляется при
N ′
0
≤0.48·1015 Вт/(м · с). Левее от пороговой точ-
ки N ′
оп =0.48 · 1015 Вт/(м · с) характер акустиче-
ского излучения подводного ВЭР аналогичен по-
дводному взрыву газовых смесей, а правее – при-
ближается ко взрыву химических конденсирован-
ных ВВ [3].
ВЫВОДЫ
1. Установлена возможность перераспределения
интенсивности первичной и вторичной волн
сжатия, излучаемых подводным ВЭР, путем
варьирования режима выделения электриче-
ской энергии в разрядном канале без измене-
ния величины энергии накопителя.
2. Показано, что при высокой удельной крути-
зне мощности подводный ВЭР по характе-
ру акустического излучения приближается ко
А. И. Вовченко, В. В. Шамко, А. М. Шишов 27
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2003. Том 6, N 3. С. 26 – 28
Таблица. Условия проведения и результаты эксперимента
N режима 1 2 3 4 5 6
L = 16.4 мкГн L = 3.1 мкГн
l, [м] 0.065 0.045 0.025 0.065 0.045 0.025
N0, [МВт] 87.5 87.5 87.5 201 201 201
N ′
0
· 1015, [Вт/(м · с)] 0.19 0.28 0.50 1.01 1.46 2.64
η 0.61 0.48 0.32 0.81 0.63 0.43
∆21 1.26 1.11 0.96 0.79 0.86 0.46
взрыву химических конденсированных ВВ, а
при низкой – к подводному взрыву газовых
смесей.
1. Вовченко А. И. Сравнительные эксперименталь-
ные исследования акустических характеристик
подводных электрических и электрохимических
взрывов // Зб. наук. праць УДМТУ.– 2002.– 379,
N 1.– С. 113–121.
2. Шамко В. В. Пульсационное движение парогазо-
вой полости, индуцированной подводным искро-
вым разрядом.– К.: Наук. думка, 1978.– С. 153–
169.
3. Коул Р. Подводные взрывы.– М.: ИИЛ, 1950.–
494 с.
4. Кондриков Б. Н., Вовченко А. И., Анников В. Э.,
Иванов В. В. Взрывное превращение электриче-
ской и химической энергий.– К.: Наук. думка,
1987.– 128 с.
5. Кучеренко В. В. Экспериментальные исследова-
ния гидродинамических явлений электрического
разряда в воде // Теория, эксперимент, практика
электроразрядных технологий.– К.: Наук. думка,
1995.– С. 20–25.
6. Вовченко А. И., Ковалев В. Г., Поздеев В. А.
Гидродинамические характеристики электриче-
ского разряда в жидкости при вводе энергии
в канал в виде повторяющихся импульсов //
Прикл. гидромех.– 2001.– 75(3), N 3.– С. 19–25.
7. Попов О. Е., Когарко С. М. Об одной особенно-
сти подводного взрыва газовых смесей // ФГВ.–
1976.– 12, N 4.– С. 73–78.
8. Поздеев В. А. Прикладная гидродинамика эле-
ктрического разряда в жидкости.– К.: Наук. дум-
ка, 1980.– 192 с.
9. Малюшевский П. П., Ющишина А. Н., Сизонен-
ко О. Н., Швец И. С. Интенсификация гетеро-
генных химических реакций при воздействии эле-
ктрического разряда в различных технологиях //
Мат. IV междунар. науч. школы-семинара “Им-
пульсные процессы в механике сплошных сред”.–
Николаев: Атолл, 2001.– С. 104–106.
10. Шамко В. В., Кучеренко В. В. Теоретиче-
ские основы инженерных расчетов энергетиче-
ских и гидродинамических параметров подво-
дного искрового разряда.– Николаев: Препринт
АН Украины: Ин-т импульсных процессов и
технологий.– N 20, 1991.– 51 с.
28 А. И. Вовченко, В. В. Шамко, А. М. Шишов
|