Распространение импульсного разряда над поверхностью воды и водных растворов (1104625), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В этом случае получаем, что скорость разрядаопределяется соотношением:V = C · (U0k+m / Lm) · Rж-k,Следовательно, коэффициент k можно определить из зависимости V от Rж,полученной экспериментально при условии Rж » Rб. Вид такой зависимость показан нарис. 17.Уравнение кривой, аппроксимирующей данную зависимость имеет вид: V = 3 · 104 ·Rж-0,8, (где скорость выражена в м/с, а сопротивление в кОм) откуда можно получить, чтоk = 0,8 и скорость распространения разряда V ~ I0,8.
Отметим, что в работах [9, 10]приводятся значения показателя степени k ~ (0,5 – 0,7), что близко к полученнойвеличине.Величину коэффициента m можно найти из условия максимума функции V(Rж),которое легко получается обычным образом путем дифференцирования выражения (1).В итоге получаем:Rж = (m / k) · Rб,таким образом, максимум скорости, определяемой выражением (1), соответствуетусловию Rж = (m / k) · Rб. В то же время, согласно экспериментальным данным, максимум23Рис.
17. Зависимость средней скорости распространения разряда от сопротивленияжидкости при Rж » Rб. Rб = 1 кОм, U0 = 17 кВ, L = 5 смскорости разряда регистрируется при Rж = 4 · Rб. Из этих двух условий следует, чтоm / k = 4, или m = 4 · k, т.е. при k = 0,8 коэффициент m = 3,2.Таким образом, в выражении (1) остается неопределенной константа С. Для ееопределения можно воспользоваться экспериментальными результатами, полученнымидля сопротивления балласта Rб = 1 кОм. Подставляя в формулу (1) известные значенияскорости распространения разряда, начального напряжения в импульсе, расстояния междуэлектродами, сопротивление жидкости, а также известные значения коэффициентов m и k,можно определить значения константы С.
Полученное таким методом среднее значениеискомой постоянной, равно:при средней статистической относительной ошибке ± 20%.В результате, получаем следующую полуэмпирическую формулу, связывающуюсреднюю скоростью распространения разряда с сопротивлением жидкости:V = 45 · U04 · Rж3,2 / ((Rж + Rб)4 · L3,2).(2),(где скорость выражена в м/с, напряжение в кВ, сопротивление в кОм, а расстояние междуэлектродами в см).24Сравнение экспериментальных зависимостей V(Rж), полученных при различныхзначениях балластных сопротивлений и зависимости V(Rж), полученной по даннойформулепредставленоудовлетворительное(внарис.пределах18,изкоторогоошибокследует,измерений)чтонаблюдаетсясоответствиемеждуэкспериментальными и расчетными величинами.Рис.
18. Зависимости средней скорости распространения разряда от сопротивленияжидкости. U0 = 20 кВ, L = 5 см, ■ – экспериментальные значения, □ – рассчитанные по (2),a – Rб = 2 кОм, б – Rб = 4 кОм.Полученныйпредложеннойрезультатсвидетельствуетполуэмпирическойформулыдляовозможностиобъясненияиспользованияэкспериментальныхрезультатов. Таким образом, и экспериментальные и расчетные данные показывают, чтопри условии Rж < Rб скорость распространения разряда над поверхностью жидкостипадает с ростом разрядного тока. Следует отметить, что при Rб = 0 скорость разряда будетограничена, т. к.
в этом случае роль балластного сопротивления будут выполнятьсопротивления источника питания либо других элементов электрической схемы.В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертации:1.Использование квазипрямоугольного импульса напряжения с длительностью до 1 мспозволило, во-первых, четко определить три стадии развития разряда надповерхностью воды и, во-вторых, провести детальное исследование характераразряда при наличии между ним и водой паровоздушной среды. Предложен иэкспериментально обоснован ряд методов определения скорости распространенияразряда. Показано, что скорость движения разряда между электродами можетпринимать значения от 150 м/с до 9000 м/с.
Экспериментально доказаны условия,выполнение которых необходимо для распространения разряда.252.На основании спектральных измерений, определена концентрация электронов взавершенном и незавершенном разрядах. Показано, что в условиях данныхэкспериментовмаксимальнаяконцентрацияэлектроновдостигаетвеличины ~ 3 ∙ 1016 см-3 в завершенном разряде, а в незавершенном ~ 3 ∙ 1015 см-3.3.Детально исследовано влияние на характер развития разряда диэлектрическихпреград, размещенных на поверхности жидкости, перпендикулярно оси движенияразряда.
Показано, что механизм распространения разряда можетноситьдискретный характер, причем шаг дискретности будет тем крупнее, чем большепадение напряжения на разряде.4.Впервые проведено детальное исследование влияния сопротивления жидкости насреднюю скорость распространения разряда над ее поверхностью.
Показано, что вусловиях проведенных экспериментов зависимость скорости движения разряда отсопротивления жидкости носит немонотонный характер, а именно при увеличениисопротивления скорость вначале растет, а затем падает, достигая максимума присопротивлении жидкости Rж = 4 ∙ Rб, где Rб балластное сопротивление,ограничивающее величину тока разряда в цепи.5.На основании полученных результатов можно предположить, что в областибольших сопротивлений жидкости (для экспериментальных условий данной работыRж ≥ 4 ∙ Rб) изменение скорости обусловлено разрядным током, а в областинебольших сопротивлений (Rж < 4 ∙ Rб) – средней напряженностью электрическогополя между электродами.
Предложена приближенная эмпирическая формула длязависимости скорости распространения разряда от его начальных параметров,которая достаточно хорошо объясняет полученные экспериментальные данные.СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.1.Белошеев В.П. Исследование лидера искрового разряда по поверхностиводы.
// ЖТФ. 1998. Т.68. Вып.7. С.44.2.A. M Anpilov, E. M. Barkhudarov, V. A. Kop’ev, I. A. Kossyi High-voltage pulseddischarge along the water surface. Electric and spectral characteristics. // 28 ICPIG, July15-20, 2007, Topic number: 10, p. 1030. Prague, Czech Republic.3.Белошеев В.П. Самоорганизация структуры лидерного разряда по поверхностиводы. // ЖТФ.
2000. Т.70. Вып.7. С.109.4.Александров Н.Л., Базелян Э.М., Новицкий Д.А. Влияние влажности на свойствадлинных стримеров в воздухе. // Письма в ЖТФ, 1998. Т 24. №9. С.86.5.Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд. // М.: Изд-во МФТИ. 1997.266.Белошеев В.П. Особенности формирования искрового разряда по поверхностиводы. // ЖТФ. 1996. Т.66. Вып.8. С.50.7.Г.П.Кузьмин, И.М.Минаев, А.А.Рухадзе, Газодинамическая форма скользящегоразряда.
// Физика плазмы. Т 36. №12. С. 1149-1150. 2010.8.Шмелев В.М., Марголин Л.Д. Распространение электрического разряда поповерхности воды и полупроводника. // ТВТ. 2003. Т.41. №4. С.831.9.Базелян Э.М. Искровой разряд в грунте. // Электричество. 1991. №11. С.27.10.Базелян Э.М., Хлапов А.В., Шкилев А.В. Развитие импульсного разряда вдольповерхностей воды и грунта. // Электричество. 1992.
№9. С.19.ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.1*. Aleksandrov A.F., Bychkov V.L., Chernikov V.A., Ershov A.P., Vaulin D.N. Pulsed discharge over asurface of a liquid. // AIAA-2009-1553. 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting. 5-8 January 2009. USA,Florida, Orlando.2*. Александров А. Ф., Ваулин Д. Н., Ершов А. П., Черников В. А. Стадии развития скользящего поповерхности воды электрического разряда.
// Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2009.№ 1, с. 1.3*. Ваулин Д. Н., Квас А. А., Черников В. А. Определение скорости электрического разрядаскользящего над поверхностью воды. // Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2010. № 3,с. 56.4*. Александров А. Ф., Ваулин Д. Н., Черников В. А. Воспламенение пленок углеводородов припомощи импульсного разряда, распространяющегося над поверхностью воды. // Вестник МГУ.Серия 3. Физика.
Астрономия. 2010. № 3, с. 62.5*. Ваулин Д. Н., Каменщиков С. А., Черников В. А. Распространение импульсного разряда наджидкостями с различным сопротивлением. // Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2011.№ 2, с. 88.6*. Александров А. Ф., Ваулин Д. Н., Квас А. А., Черников В. А. Влияние сопротивления жидкостина скорость распространения над ней импульсного разряда.
// Вестник МГУ. Серия 3. Физика.Астрономия. 2011. № 2, с. 92.7*. Ваулин Д. Н., Ершов А. П., Каменщиков С. А., Черников В. А. Высоковольтный импульсныйразряд, распространяющийся над поверхностью воды. // ТВТ, 2011, т. 49, № 3, с. 365.8*. Aleksandrov A.F., Bychkov D.V., Bychkov V.L., Chernikov V.A., Kamenshikov S.A., Kostiuk A.A.,Vaulin D.N., Volkov S.A.
Discharges over a surface of liquid hydrocarbons. // AIAA -2010-1592.48thAIAA Aerospace Science Meeting. 4-7 January, 2010, USA, Florida, Orlando.9*. Aleksandrov A.F., Bychkov V.L., Bychkov D.V., Chernikov V.A., Kostiuk A.A., Vaulin D.N.,Volkov S.A. AIAA-2011-1331.
Discharges over flammable and dielectric liquids. // 48th AIAA AerospaceScience Meeting, 4-7 January, 2010, USA, Florida, Orlando.27.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
