一种水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性计算方法技术

本发明专利技术公开了一种水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性计算方法。该发明专利技术通过将电弧通道电阻率视作温度的函数，电弧通道等效为圆柱体时变模型；构建能量守恒关系，建立能量守恒方程，描述能量时变特性；根据基尔霍夫定律，忽略电弧通道电感，建立等效放电回路方程；迭代运算后，实现对水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性的计算。通过本发明专利技术，实现对水中电弧放电圆柱形等离子体通道建模分析，反映了水中放电主放电过程等离子体发展和运动特性，还可以定量计算圆柱形等离子体通道各个变量之间的相互关系。加深对水中电弧放电的放电过程与压力波的传递过程的理解，对揭示水中电弧放电等离子体机理具有指导意义。弧放电等离子体机理具有指导意义。弧放电等离子体机理具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性计算方法


[0001]本专利技术涉及高电场下液体电介质放电监测
，特别是涉及一种水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性计算方法。

技术介绍

[0002]水中脉冲放电等离子体是高功率电容器上的电荷，通过放电开关对水中的电极放电而形成的。水中高压脉冲放电伴随着剧烈的力、电磁、声、热、光及化学效应，称为“液电效应”。在极短的时间内(微秒级)注入高功率的电能，放电电流高达104A数量级，在这一过程中会产生放电空腔。空腔周围的液体具有弱压缩性，在空腔及液体介质的交界面向外辐射强力的激波。正是由于这一特性，目前水中电弧放电主要应用于液电成形、水处理、岩石破碎、油气解堵等领域。
[0003]液体间隙击穿后，电弧通道沉积能量一部分转化为向外传递的机械能，一部分转化为辐射能，另有一部分功率损耗。在这一过程中，电弧通道电阻转变为时变量，目前国内很多学者主要进行实验方面的研究，利用电压探头、电流探头对电极两端进行实时监测，以获得电弧两端伏安特性；利用压力波传感器对水中所产生的激波进行监测，从而获得压力波的传递特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将电弧通道电阻率视作温度的函数，电弧通道等效为圆柱体时变模型；S2，构建能量守恒关系，建立能量守恒方程，描述能量时变特性；S3，根据基尔霍夫定律，忽略电弧通道电感，建立等效放电回路方程；S4，迭代运算后，实现对水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性的计算。2.根据权利要求1所述的一种水中电弧放电主放电过程等离子体通道特性计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，将电弧通道电阻率视作温度的函数，电弧通道等效为圆柱体时变模型，具体包括：等离子体通道长度可视作电极间距，电弧通道体积可视作圆柱体体积，电弧通道表面积和电弧通道电阻值也可视作圆柱体半径的函数，电弧通道压力与电弧通道半径微分值相关联，公式分别如下：V＝πa2lS＝2πalS＝2πal其中，V代表圆柱体电弧体积，S代表圆柱体电弧表面积，a代表圆柱体电弧半径，l代表圆柱体电弧长度，R代表圆柱体电弧电阻，σ(T)代表圆柱体电弧电导率，α、β代表冲击波系数，ρ
w
代表水的密度，p代表电弧通道内压力。σ(T)可视作电弧通道温度的函数，其微分表达式如下：其中，T表示电弧通道温度；ξ为等离子体电导率系数。3.根据权利要求1所述的一种水中电弧放电等离子体通道特性及激波特性计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，构建能量守恒关系，建立能量守恒方程，描述能量时变特性，具体包括：注入到通道内的电能转化为焦耳热的功率可由通道内能变化率和通道对液体所作的机械功率之和表示，辐射功率和导热功率可由相关物理参数耦合所得。公式分别如下：机械功率之和表示，辐射功率和导热功率可由相关物理参数耦合所得。公式分别如下：Q
R
＝σ
S
T4S
其中，γ为等熵指数，I为电弧通道电流，Q
R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建文，刘康凯，罗浩，王路伽，叶梓恒，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：