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电爆炸金属丝放电等离子体及其应用
来源:电力设备电气绝缘国家重点实验室   作者:管理员   人气:3841  发布时间:2010/3/1
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负责人和研究队伍:贾申利、张乔根、杨兰均、杨志懋、于德梅、李兴文、史宗谦、吴翊、王立军

拟解决的关键科学问题

1)解决脉冲功率源与电爆炸金属丝放电等离子体参数优化匹配问题。

2)特别考虑器壁材料属性、热辐射、材料烧蚀等因素的作用,解决电爆炸金属丝放电等离子体的物理过程及特性的数学描述问题;并解决等离子体发生与传播过程的诊断技术问题。

3 解决电爆炸金属丝放电等离子体的效应评价问题,包括纳米材料物性参数与等离子体效应的作用机理,影响放电等离子体助燃效率的关键因素及其作用规律等。

主要研究内容围绕电爆炸放电等离子体的共性问题,主要研究内容包括以下三个方面:1)电爆炸金属丝放电等离子体的脉冲功率源技术及反应器,考虑电爆炸等离子体负载特性条件下,脉冲功率源的优化设计与实现技术研究,提出几种典型应用的情况下,脉冲功率源的实现方案以及应满足的主要技术参数,建立相应的等离子体反应器;2)电爆炸金属丝放电等离子体物理过程,实验研究不同器壁材料(POM,PA66,PMMA,PTFE,PE)作用下,金属丝放电等离子体的放电特性、计算不同等离子体气体介质的输运参数和热参数;寻找一种合理热辐射计算模型,建立对应的材料烧蚀仿真模型;仿真分析不同放电条件下等离子体的物理过程、金属丝膨胀及爆炸过程、冲击波的形成及其传播特性等的诊断技术;3)电爆炸金属丝纳米材料的产生与性能评价,爆炸瞬间等离子体产物的富集(或采样)方法,放电等离子体与各种火药的作用,纳米材料与电爆炸脉冲功率的关系;各种介质对纳米材料的影响;纳米颗粒分布与电脉冲的关系,通过化学及物理手段,采用上述富集到的试样,分析表证等离子体的组成、离子活性、 瞬时离子浓度及其增长速度,推测其产生的瞬时能量,探讨其与金属丝及爆炸条件的关系,推测上述物性参数与等离子体效应的作用机理。

研究目标:

通过研究,首先搭建起电爆炸放电等离子体的基础研究平台,成为重点实验室脉冲功率与等离子体研究方向的一个主要组成部分;初步掌握脉冲功率工作下等离子体的基本物理过程及其控制规律,并不断深入、扩展,逐步形成重点实验室在基础研究方面的一个特色方向;为国防建设中等离子体辅助发射以及高能炸药制备提供关键基础;为进一步开展脉冲功率与放电等离子体领域的研究提供必要的基础。此外,通过多学科的交叉融合,促进相关青年教师的成长,并培养该领域急需的多名研究生。

研究方案:

1)首先进行脉冲功率源技术的研究,并研制等离子体反应器,为研究电爆炸放电等离子体提供基础条件;

2)进行相关的实验研究,包括等离子体与材料相互作用、等离子体演变过程、冲击波形成过程等;

3)同时开展相关的建模仿真工作,研究脉冲功率作用下等离子体的辐射模型、输运特性,并建立相关的动态数学模型,对放电等离子体的温度、压力、速度等进行仿真;

4)通过实验,研究电爆炸金属丝纳米材料的产生及其影响因素;5)基于以上研究,掌握电爆炸金属丝放电等离子体的基本物理过程,为相关应用提供基础。

 
 
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