ВКР: ВКР / Дипломная работа (Э-8) на тему "Электровзрывной генератор плазменных потоков"

Что в архиве:
Оформление квалификационной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _113_ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)
Чертежи А1 – 1 шт.______________________________________________________________
Плакаты А1 – 7 шт._
РЕФЕРАТ
Расчетно-пояснительная записка 113 с., 75 рис., 15 табл., 36 источников.
ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПЛАЗМЫ; ЭЛЕКТРОВЗРЫВ; ПЛАЗМЕННЫЙ ТОРОИДАЛЬНЫЙ ВИХРЬ, ПЛАЗМЕННОЕ ВИХРЕВОЕ КОЛЬЦО; НАНОТЕРМИТНЫЕ СОСТАВЫ.
Объектом исследования являются плазменные вихри, формируемые при импульсной инжекции плазменных струй в атмосферный воздух, а также исследование радиационно-газодинамических явлений при ударном торможении импульсных плазменных вихрей об атмосферный воздух.
Цель данной работы – исследование возможности повышения спектрально-энергетических и энергомощностных характеристик электровзрывного генератора плазменных вихрей в атмосферном воздухе.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

• проведение литературного обзора статей, посвященных изучению импульсных генераторов плазменных потоков и исследованию плазменных тороидальных вихрей;
• расчёт основных электротехнических характеристик электровзрывного генератора, а также термодинамических и газодинамических параметров плазмы;
• модернизация конструкции импульсного генератора плазменных вихрей на основе электровзрыва проводника;
• разработка экспериментального стенда для исследования электротехнических характеристик контура, излучательных характеристик быстрой и медленной стадий;
• экспериментальное исследование влияния нанотермитных составов на основные спектральные характеристики генерируемого излучения.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 8
1 Обзор научно-технической литературы в области генерации импульсных плазменных вихревых потоков. 9
1.1 Импульсные генераторы плазменных потоков. 9
1.2. Плазменные тороидальные вихри. 17
2 Расчётно-теоретическая часть. 29
2.1 Расчёт параметров капиллярного разряда. 30
2.1.1 Расчёт электротехнических параметров контура. 30
2.1.2 Расчёт сопротивления капилляра. 34
2.1.3 Энергетический баланс в капилляре. 35
2.1.4 Расчёт параметров плазмы в критическом сечении. 37
2.2 Расчет термодинамических параметров плазмы и определение ее ионизационного состава. 39
2.3 Результаты расчёта характеристик. 42
3 Проектно-конструкторская часть. 48
3.1 Конструкция импульсного генератора плазменных вихревых потоков. 48
3.2 Система электропитания импульсного генератора плазменных вихревых потоков 51
4 Научно-исследовательская часть. 55
4.1 Описание экспериментального стенда. 55
4.2 Диагностическое оборудование. 56
4.3 Определение электротехнических характеристик контура. 73
4.4 Определение излучательных характеристик разряда. 78
4.4.1 Излучение быстрой стадии. 78
4.4.2 Излучение медленной стадии. 80
4.4.3 Спектр излучения. 89
4.5 Динамические характеристики. 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 98
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Коды программ основных блоков эмулирующей схемы.. 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Графическая часть дипломного проекта. 109



ВВЕДЕНИЕ
Объектом исследования являются плазменные вихри, формируемые при импульсной инжекции плазменных струй в атмосферный воздух, а также исследование радиационно-газодинамических явлений при ударном торможении импульсных плазменных вихрей об атмосферный воздух.
Исследование импульсных плазменных потоков (в англ. литературе pulse plasma flows) в настоящее время представляет особенный интерес ввиду того, что они применяются в различных сферах: в термоядерной энергетике для исследования взаимодействия плазмы с кандидатными материалами первой стенки, в промышленности для модификации поверхностей (метод импульсного плазменного осаждения), а также в качестве различных источников излучения, например, рентгеновского и ультрафиолетового.
При определённых условиях импульсный плазменный поток в атмосферном воздухе может трансформироваться в долгоживущее плазменное вихревое образование, которое является высокоэффективным источником широкополосного излучения с высокой эффективностью преобразования запасаемой энергии в излучение.
Процесс формирования плазменного тороидального вихря хорошо изучен. В нём можно выделить три характерные стадии: начальную стадию, стадию образования тороидальной спиральной струи в формирующемся вихре и стадию установления распределения скорости в вихре.
Является актуальным исследование возможности повышения времени жизни, динамических и излучательных характеристик плазменного вихревого образования для решения различного рода задач, что связано с введением в плазменный поток дополнительных составов, в данной работе рассмотрено влияние нанотермитных составов на основе железа и меди.


1 Обзор научно-технической литературы в области генерации импульсных плазменных вихревых потоков



1.1 Импульсные генераторы плазменных потоков



Исследование импульсных плазменных потоков (в англ. литературе pulse plasma flows) в настоящее время представляет особенный интерес ввиду того, что они применяются в различных сферах: в термоядерной энергетике для исследования взаимодействия плазмы с кандидатными материалами первой стенки, в промышленности для модификации поверхностей (метод импульсного плазменного осаждения), а также в качестве различных источников излучения, например, рентгеновского и ультрафиолетового.
Примером импульсного генератора плазменных потоков, служащего для генерации плазменных вихревых структур, могут являться плазменные излучатели, основанные на использовании самоорганизованных вихревых плазменных течений. Схема взрывного генератора излучения представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Конструктивная схема взрывного генератора излучения 1 – корпус; 2 – электродетонатор; 3 – взрывчатое вещество; 4 – облицовка кумулятивного канала (Al-фольга); 5 – диафрагма [1]