WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

д - перед «кустами» высотой > 102 мкм регистрируются сферические возмущения плотности с эпицентром, расположенным над катодом, что свидетельствует о дозвуковой скорости роста куста.

Последовательность и структура катодных возмущений аналогична разряду, инициируемому микропузырьками.

На рис. 9д и 9е приведены катодные возмущения примерно одинакового размера. В отличие от теневой фотографии (д) на керрограмме (е) четко регистрируются два потемнения перед оптически плотным катодным возмущением. Первое потемнение примерно совпадает в случае теневого метода и эффекта Керра. Второе от куста потемнение связано с усилением напряженности электрического поля E*. Для набега фаз BkE2dx= /2 (х – направление от оси межэлектродного промежутка), что близко к экспериментальным условиям, его значение E* можно оценить по упрощенной формуле:

, (2)

где Bk = 2,6·10-12 см/В2 постоянная Керра, R – характерный продольный размер потемнения, определяемый фотометрированием, k - набег фаз. Для R 250 мкм и сдвига фазы на /2 усиленное поле составляет E* (1/2 Bk R)1./2 2.4 МВ/см. Заряд Q, создающий такую напряженность поля, равен Q 40R2E* 1.510-7 К. Полагая, что потенциал катода U выносится в область куста, оценим характерный размер r этой области из условия C Q/U 40r. Для U = 150 кВ, C 10-12 Ф, а r 102 мкм, что не превышает размеров куста. Для сдвига фаз 3/2 - следующая темная полоса, оцениваемая из соотношения Q 40R2E(z) = 40R2(k/BkR)1/2 дает значение R 180 мкм, что соответствует интенсивному потемнению и значению напряженности электрического поля на кончиках ветвей 10 МВ/см. Отметим, что электрооптические возмущения перед катодным образованием были зарегистрированы и на более ранних стадиях его прорастания.

С повышением напряженности поля размер катодных неоднородностей возрастал, но при Е = 475 кВ/см происходил пробой с анода. Повреждение поверхности электродов пробоями, создающими кратеры диаметром 3·102 мкм, приводило к уменьшению электрической прочности воды до Е 300 кВ/см.

Опыты, проведенные без включения срезающего разрядника, показали, что при малых временах запаздывания разряда пробой происходит с анода, а при больших временах разряд инициируется катодными процессами (см. рис. 10). При катодном пробое за несколько сотен наносекунд до начала спада напряжения tР регистрируется протекание тока амплитудой 1-2 А.

Катод а б

в

Рис. 10. Е =300 кВ/см, d = 5 мм; а - tР = 1.7 мкс., tл = 1.85 мкс, б - tР = 7.6 мкс, tл = 6.6 мкс, в – увеличенный фрагмент б.

Граница катодного куста образована отдельными ветками диаметром 20-30 мкм и длиной 10-2 мкм. Эти ветки переходят в более толстые образования длиной 350 мкм, основанием которых является оптически непрозрачное ядро куста.

Механизм продвижения катодного образования может быть связан с многолавинным развитием разряда в парогазовых пузырьках. Электроны термализуются в жидкости и создают поверхностно заряженный слой. Заряженная поверхность в электрическом поле нестабильна и испытывает мелкомасштабные возмущения с длиной волны 4/0 Е2. Образование неустойчивости приводит к деформированию поверхности пузырька. Это инициирует ее продвижение. Поверхностный заряд движется в продольном поле и расталкивается в поперечном, поэтому возмущения вырастают как в продольном направлении до размеров 50-100 мкм, так и в поперечном до 10 мкм. Заполнены они, по-видимому, парогазовой смесью. Когда характерный размер станет много больше длины волны неустойчивости на его поверхности возможна генерация новых возмущений. Каждая ветвь делится на серии новых ветвей, при этом часть ветвей прекращает свое развитие вследствие экранировки другими ветвями. Таким образом, происходит самоповторяющийся процесс развития разряда. Полагая, что движение ветви происходит вследствие электрогидродинамического течения, можно оценить скорость их распространения V из соотношения:

V2/2 0Е*2/2, (3)

характеризует параметры тормозящих сил – поверхностного натяжения и вязкости. Для Е* ~ 10 МВ/см и 0.1-0.9 получаем V 300-900 м/с. Это значение не противоречит экспериментальным данным V 500-600 м/с.

Заключение

Проведены экспериментальные исследования предпробивных процессов в воде с приэлектродными пузырьками в микросекундном диапазоне. Основные результаты:

1. Разработана простая методика создания долгоживущих микропузырьков контролируемого размера в жидкости;

2. В предпробивных полях зарегистрирован "эффект полярности" в поведении анодных и катодных пузырьков в воде и его отсутствие в перфтортриэтиламине;

3. Наличие пузырьков на поверхности электрода приводит к более быстрому начальному инициированию катодных процессов, однако, вследствие их малой скорости распространения, разряд раньше развивается с анода;

4. Развитие разряда в катодных пузырьках протекает в многолавинной форме, а в анодных в стримерной;

5. Анодное зажигание происходит при росте пузырька до критического размера и сопровождается веером сверхзвуковых стримеров и ударной волной с центром на поверхности пузырька;

6. Катодные процессы при наличии пузырьков и их отсутствии в однородном и неоднородном поле развиваются с дозвуковой скоростью, измеренное усиление поля на катодных неоднородностях достигает 10 МВ/см;

7. Предложен механизм электрогидродинамического развития разряда с катода, заключающийся в развитии неустойчивости заряженного слоя жидкости вследствие частичных разрядов в парогазовой фазе.

Основные публикации по теме диссертации

1. Мелехов А.В. О роли пузырьков в зажигании импульсного электрического пробоя / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов, Ю.Н. Синих, В.М. Антонов, В.Г. Посух. // Материалы IX Международной научной школы «Физика импульсных разрядов в конденсированных средах», Николаев, 1999. - С. 15-17.

2. Melekhov A. V. Behavior of artificial bubbles in water at strong electric fields / S. M. Korobeynikov, A. V. Melekhov, V. G. Posukh, V. M. Antonov, Yu. N. Sinikh. // Proc. of the 2 Int. Workshop on Electrical Conduction, Convection, and Breakdown in Fluids, Grenoble, France, 2000. - Р 99–102. [Поведение пузырьков в воде в сильных электрических полях]

3. Melekhov A. V. Deformation and motion of bubbles at action of strong fields / S. M. Korobeynikov, A. V. Melekhov, V. G. Posukh, V. M. Antonov, Yu. N. Sinikh. // Proc. of the 6 Int. Conf. Modern Problems of Electrophysics and Electrohydrodynamics of Liquids, Sankt Petersburg, SpBU, 2000. – Р. 187-190.[Деформация и движение пузырьков под действием сильного электрического поля]

4. Мелехов А.В. Поведение пузырьков в жидкостях под действием сильных электрических полей и зажигание разряда с их помощью / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов. //Материалы X Международной научной школы «Физика импульсных разрядов в конденсированных средах» Николаев, 2001.- С. 3-5.

5.Мелехов А.В. Экспериментальные исследования поведения пузырьков в воде. / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов, В.Г. Посух, В.М. Антонов, М.Э. Рояк. // Теплофизика высоких температур. - 2001. - Т.39. - №2. – С. 163-168.

6. Мелехов А.В. Влияние сильных электрических полей на поведение пузырьков в воде / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов, Ю.Н. Синих, Ю.Г. Соловейчик // Теплофизика высоких температур. - 2001. - Т.39. - №3. – С. 395-399.

7. Мелехов А.В. Поведение пузырьков в перфтортриэтиламине под действием сильных электрических полей / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов, К.Б. Ганенко. // Теплофизика высоких температур. - 2001. - Т.39. - №6. – С. 885-889.

8. Мелехов А.В. Зажигание разряда в воде с помощью пузырьков. / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов, А.С. Бесов. // Теплофизика высоких температур. - №5, 2002, С.706-713 Теплофизика высоких температур.- 2002. - Т.40. - №5. – С. 706-713.

9. Melekhov A.V. Microbubbles and breakdown initiation in water. / S.M. Korobeynikov, A.V. Melekhov. //Proc. of the 14 Int. Conference on Dielectric Liquid, 7-12 July, Graz, Austria, 2002. - Р. 127-131.[Инициирование разряда в воде микропузырьками]

10. Melekhov A.V. Mechanism of surface charge creation due to image forces / S.M. Korobeynikov, A.V. Melekhov, G.G. Furin, V.P. Charalambakos, D.P. Agoris. // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2002. – V. 35. – № 11. – Р. 1193-1196. [Механизм образования поверхностного заряда при помощи сил изображения]

11. Мелехов А.В. Исследование предпробойных катодных процессов в дистиллированной воде. / С.М. Коробейников, А.В. Мелехов, В.Г. Посух, А.Г. Пономаренко, Э.Л. Бояринцев, В.М. Антонов. // Материалы 13 Межд. школы-семинара «Физика импульсных разрядов в конденсированных средах», Николаев, 2007. - С. 11-13.

12. Melekhov A.V. Optical studies of prebreakdown cathode processes in deionized water./ S.M. Korobeynikov, A.V. Melekhov, V.G. Posukh, A.G. Ponomarenko, E. L. Boyarintsev, V.M.. Antonov. // Proc. of the 16 Int. Conference on Dielectric Liquid, 30 June-03 July, 2008, Poitiers, France. – P.102-104. [Оптические исследования предпробойных катодных процессов в деионизованной воде]

Подписано в печать ___ октября 2008 г. Заказ №

Формат бумаги 60х84 1/16 Объём 1 п.л.

Тираж 100 экз. Бесплатно

Издательство НГТУ, 630092 Новосибирск, просп. К. Маркса, 20

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»