IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

 Высокоэнергетическое, импульсное, электрическое воздействие на металлический проводник - электрический взрыв проводников (ЭВП) представляет собой уникальное физическое явление, характеризующееся экстремальными состояниями вещества и скоротечностью процесса, в частности. Одним из явлений, возникающих при электрическом взрыве, является порождение страт - чередующихся слоёв с различным значением плотности вещества. На сегодняшний день не существует единой точки зрения, объясняющий данный феномен. В частности, возникновение страт для цилиндрических проводников можно рассматривать как результат развития магнитогидродинамическиу (МГД)-неустойчивостей с модой , являющейся аксиально - симметричным  возмущением типа перетяжек, и с модой , соответствующей винтовому (изгибному) возмущению. В условиях быстрого электрического взрыва рассматриваются перегревные магнитогидродинамические неустойчивости. В случае, когда удельное сопротивление вещества увеличивается с ростом температуры, развитие перегревных МГД-неустойчивостей приводит к возникновению страт. Возникновение МГД-неустойчивостей, приводящее к стратообразованию наблюдается, также, при электрическом взрыве фольг (ЭВФ) [1].

Целью данной работы является экспериментальное исследование возникновения МГД-неустойчивости при миллисекундном электрическом взрыве плоской фольги в воздухе, как одной из возможных причин стратообразования.  Согласно[2], рассмотрим металлический проводник, находящийся в жидком состоянии, прямоугольного сечения, по которому протекает ток вдоль оси z симметрии (рис.1). Геометрические параметры проводника . Металлическая жидкость считается несжимаемой и ее электропроводность постоянна . Уравнения магнитной гидродинамики имеют вид:

где  - скорость,   - напряженность магнитного поля,  - давление,  - плотность,  - магнитная вязкость,  - скорость света,  - оператор Лапласа. При решении системы (1-3) в ранних работах авторов было получено дисперсионное уравнение и выражение для управляющего параметра , при этом - инкремент неустойчивости, а .

Экспериментальная установка является традиционной и представляет собой энергетический накопитель конденсаторного типа с соответствующей электродной системой. Взрывающийся проводник располагалась между двумя полосками стекла на расстоянии . Разрядный ток регистрировался поясом Роговского, напряжение - высокоомным делителем.

Результатом экспериментов является получение образцов (Рис. 1), где наблюдается поперечное чередование плотности вещества (на фото показано стрелками, линии - границы полоски фольги) электрического взрыва алюминиевой фольги. Электрический взрыв протекал в близком к согласованному (оптимальному) режиму, при котором энергия конденсаторного накопителя реализуется в первой половине периода разряда. Возможно, что образование страт в большей степени наглядности проявляется при взрыве тонкой фольги, вследствие самой геометрии взрывающегося проводника.

Литература

1. Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев В.И. / Исследование миллисекундного электрического взрыва металлических проводников. / Письма в ЖТФ, 2011, том 36, вып. 23. С. 97-104
2. Волков Н.Б., Зубарев Н.М., Зубарева О.В. Крупномасштабная магнитогидродинамическая неустойчивость поверхности проводящей жидкости // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. Вып. 22. С. 38-44.

Код для цитирования: Скопировать