3 / 14
намических) сил по электродному каналу ИПУ, на выходе которого
скорость плазмы может достигать значений 3. . . 5 км/с и более.
После завершения сильноточного импульсного разряда (длитель-
ностью порядка 0,1 мс) непрерывно работающая ССП или ИГП обес-
печивают повторное заполнение низкотемпературной разреженной
плазмой канала ИПУ и работающая в периодическом режиме высоко-
вольтная система электропитания (включающая высоковольтный блок
зарядки) с заданной скважностью осуществляет следующий импульс-
ный сильноточный разряд и т.д.
В качестве высоковольтной системы электропитания ИПУ как пра-
вило используются емкостные накопители энергии, причем на прак-
тике рассматриваются различные варианты их реализации, начиная
от использования одиночной емкости [4] и заканчивая многозвенны-
ми емкостными формирующими линиями [5]. Очевидно, что число
звеньев, значения емкости и индуктивности звена накопителя энергии
ИПУ могут оказывать определяющее влияние на все основные параме-
тры ИППУ. Поэтому расчет и выбор оптимальных схемных вариантов
и параметров источника электропитания и электродного канала ИПУ
для различных технологических ИППУ является актуальной задачей.
Постановка задачи.
В работе [6] разработана приближенная мо-
дель, описывающая динамику формирования и ускорения плазменного
образования в двухступенчатой ИППУ с использованием ССП в каче-
стве генератора низкотемпературной плазмы первой ступени (рис. 1).
В рамках модели [6] на основе численного решения трехмерной
стационарной системы уравнений тепломассообмена получены дан-
ные о пространственном распределении плотности плазмы, генериру-
емой ССП и заполняющей электродный канал ИПУ перед осуществле-
нием импульсного сильноточного разряда. По результатам расчетов
было установлено, что распределение массы плазмы по длине канала
z
может быть аппроксимировано квадратичной функцией:
m
(
z
)
m
0
=
z
(
t
)
l
2
,
(1)
где
l
— длина электродного канала;
m
0
=
m
(
l
)
— полная масса газа в
канале. Как показали расчеты, полная масса газа в канале зависит от
мощности плазмотронов в ССП, расхода и температуры плазмообра-
зующего газа, длины и поперечных размеров электродного канала.
В работе [6] описание процессов формирования и ускорения плаз-
менного образования в электродном канале ИПУ на стадии импульс-
ного сильноточного разряда проведено на основе электродинамиче-
ской модели “snowplow” [7–9], в которой плазменное образование
рассматривается как плоский азимутально симметричный поршень,
по которому протекает ток разряда (см. рис. 1, поз. 6). Считается, что
88 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 4