Электрический разряд, движущийся в собственном магнитном поле, в импульсном плазменном генераторе

• Автор: Габдрахманов, Азат Талгатович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Патентно-информационный обзор

1.1 Обзор по конструкциям плазмотронов

1.2 Требования предъявляемые к плазмотронам

1.3 Конструкции плазмотронов

1.3.1 Плазмотроны с дугой, стабилизированной стенкой

1.3.2 Плазмотроны с вихревой стабилизацией дуги

1.3.3 Плазмотроны со стабилизацией дуги магнитными полями и электродами

1.4 Механизм движения дуги

1.5 Выводы по первой главе

Глава 2. Экспериментальное исследование характеристик движущейся электрической дуги в импульсном плазменном генераторе
2.1 Разработка и исследование экспериментальной установки
2.1.1 Конструкция и принцип действия импульсного плазменного генератора
2.1.2 Пневмогидравлическая система установки
2.1.3 Электрическая система установки
2.2 Экспериментальное определение электрических параметров плазмотрона
2.2.1 Измерение напряжения
2.2.2 Измерение тока
2.2.3 Обработка результатов экспериментальных исследований
2.3 Аппроксимация характеристик нелинейных элементов
2.3.1 Задача аппроксимации
2.3.2 Аппроксимирующие функции
2.3.3 Определение коэффициентов аппроксимации
2.3.4 Метод наименьших квадратов
2.4 Вольтамперная характеристика дуги

2.5 Экспериментальное определение скорости движения дуги
2.6 Выводы по второй главе
Глава 3. Скорость дуги. Взаимодействие движущейся дуги с электродами
3.1 Компьютерное моделирование течения газа в разрядной камере импульсного плазменного генератора
3.2 Теоретическое исследование скорости движущейся электрической дуги
3.2.1 Обобщение скорости движения дуги
3.3 Экспериментальное исследование эрозии электродов
3.3.1 Исследования следов, оставляемых движущейся дугой на поверхности электродов
3.3.2 Исследование микроструктуры электродов, после
воздействия движущейся электрической дуги
3.3.3 Исследование эрозии электродов импульсного плазменного генератора
3.4 Выводы по третьей главе
Глава 4. Экспериментально-теоретическое исследование воздействия импульсного потока плазмы на металл
4.1 Постановка задачи
4.2 Теоретические исследования взаимодействия импульсного потока 130 плазмы с поверхностью образцов
4.3 Экспериментальные исследования взаимодействия импульсного потока плазмы с поверхностью образцов
4.4 Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Мощный импульс развитию электродуговых генераторов горячего газа дала ракетная техника. Для наземной имитации условий полета ракеты в атмосфере необходимо было получить сверхзвуковые струи воздуха, нагретого до высокой температуры (для некоторых траекторий полета превышающей 10 ООО К). Эта задача была решена с помощью электродуговых устройств, получивших название плазмотронов.
Создание работоспособных плазмотронов потребовало проведения широких научных исследований в области высокотемпературной газодинамики и электрофизики, изучения рабочего процесса в плазмотроне, в частности взаимодействия электрической дуги с газовым потоком, поиска новых конструктивных схем и технических решений. Пройдя период становления и развития, плазмотроностроение превратилось в самостоятельную отрасль техники. Плазмотроны находят все более широкое применение в плазмометаллургии и плазмохимии, плазменной технологии обработки материалов и нанесения покрытий, в технике получе +ния мелкодисперсных порошков и т.д. [1-5]. В последнее время наметилось еще одно направление применения плазмотронов - уничтожение токсичных отходов химического производства путем их разложения при высокой температуре с последующим образованием нетоксичных веществ.
Литература, посвященная экспериментальным и теоретическим исследованиям плазмотронов и их элементов, а также электрических дуг, достаточно обширна и разнообразна. Имеется ряд работ известных специалистов в этой области (Жуков М.Ф., Урюков Б.А., Ясько О.И., Даутов Г.Ю., Рутберг Ф.Г. и др.) [6-19].
Характеристики дугового разряда - температура, напряжение, скорость движения, интенсивность излучения и другие - зависят от условий горения разряда в плазмотроне, силы тока, напряженности магнитного поля,
ГЛАВА 2. Экспериментальное исследование характеристик движущейся электрической дуги в импульсном плазменном генераторе
2Л Разработка и исследование экспериментальной установки
На основе теоретических и экспериментальных данных разработана экспериментальная установка плазменного технологического комплекса (ПТК). Установка предназначена для исследования характеристик электрической дуги движущейся в поле собственного тока в диапазоне изменения параметров: 1=60ч-500А, и=30-ь70В, (7 =0-ь155л/мин, с!э=4-ь 14мм и Ьэ=2-ь20мм. Экспериментальная установка состоит из импульсного плазменного генератора, электрической и пневмогидравлической частей.
2.1Л Конструкция и принцип действия импульсного плазменного генератора
Импульсный плазменный генератор постоянного тока (рисунок 2.1)
включает водоохлаждаемый корпус 1, состоящий из двух одинаковых частей,
с штуцерам 2, 3, 4, 5 предназначенными для подачи и отвода охлаждающей
жидкости, соответственно для каждой из частей корпуса, два электрода 6, 7,
каждый выполнен из трубки заданной прямолинейной формы, причем
электроды 6, 7 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы,
электроды 6, 7 расположены внутри корпуса 1 так, что они не соприкасаются
с корпусом и они параллельны друг другу с патрубками 8, 9,
предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости от
электрода 6 и патрубками 10, 11, предназначенными для подачи и отвода
охлаждающей жидкости от электрода 7. Электроды 6 и 7 крепятся к корпусу
1 с помощью диэлектрических держателей электродов 12, 13 и 14, 15, также
держатели электродов 12, 13 и 14, 15 обеспечивают регулирование