10 / 14
Рис. 5. Зависимость показателя
энергетической эффективности
ϕ
n
от
A
(
θ
= 0
,
01
):
1
—
n
= 1
;
2
—
n
= 2
;
3
—
n
= 3
что
ϕ
n
не зависит от
θ
. Зависимости
ϕ
n
от
A
(рис. 5) при фиксированных
n
и
ε
носят немонотонный характер.
При
A
=
A
n
opt
параметр
ϕ
n
дости-
гает максимального значения
ϕ
n,
max
(при этом
η
k
=
η
k
max
). Значения
A
n
opt
зависят от числа звеньев
n
формиру-
ющей линии и для
ε
= 0
,
01
. . .
0
,
1
рав-
ны
A
1
opt
≈
1
(при
n
= 1
),
A
n
opt
≈
0
,
4
(при
n
≥
2
).
Выбирая параметры ИПУ из усло-
вия
bC
2
0
U
2
0
βm
0
l
=
A
n
opt
,
можно осуществить ускорение плазмы с максимальной энергетиче-
ской эффективностью. Но следует понимать, что при этом безразмер-
ное значение скорости плазмы на выходе из канала ИПУ ограничено
(см. рис. 4) значениями
e
v
к
≈
0
,
56
(
n
= 1
) и
e
v
к
≈
0
,
18
(
n
≥
2
).
Рост
e
v
к
может быть обеспечен путем увеличения силового параме-
тра
A
. Как следует из (7), размерное значение скорости плазменного
образования
v
к
на выходе из канала ИПУ может быть определено по
формуле
v
к
= 2
θ
W
Σ
βm
0
ϕ
n
0
,
5
=
θ
C
0
U
0
2
βm
0
nϕ
n
0
,
5
.
(8)
Согласно проведенным расчетам при
A >
1
величина
nϕ
n
, а сле-
довательно, и скорость
v
к
практически не зависят от
n
. Поскольку при
A
≥
1
параметр энергетической эффективности
ϕ
1
превышает
ϕ
n
, то
факт независимости
v
к
от
n
свидетельствует о том, что в качестве
источника энергии импульсного разряда следует использовать только
накопители энергии с одиночной емкостью
C
0
. В этом случае (
n
= 1
,
A >
1
), учитывая, что
ϕ
1
=
e
v
к
2
A
∼
(
A
0
,
4
)
2
A
∼
A
−
0
,
2
, из (8) мож-
но установить связь (с точностью
±
5
%, соответствующей точности
аппроксимации
e
v
к
(
A
)
∼
A
0
,
4
)
v
к
и основных параметров ИПУ:
v
к
∼
C
0
0
,
3
U
0
0
,
8
l
0
,
6
m
0
−
0
,
4
.
(9)
Из (9) следует, что увеличение емкости
C
0
накопителя может обес-
печить рост скорости не более чем в корень кубический раз. Наиболее
сильным является влияние начального напряжения
v
к
∼
U
0
0
,
8
. Увели-
чение длины электродного канала
l
в итоге (с учетом того, что
m
0
∼
l
)
влияет на скорость достаточно слабо
v
к
∼
l
0
,
6
m
−
0
,
4
0
∼
l
0
,
2
.
Если значение параметра
A
≤
A
n
opt
≈
0
,
4
, то, как это видно из
результатов, представленных на рис. 5, показатель энергетической эф-
фективности
ϕ
2
превышает
ϕ
1
. В соответствии с (8) в этом случае
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 4 95