搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

并联金属丝提高电爆炸丝沉积能量的数值模拟

石桓通 邹晓兵 赵屾 朱鑫磊 王新新

引用本文:
Citation:

并联金属丝提高电爆炸丝沉积能量的数值模拟

石桓通, 邹晓兵, 赵屾, 朱鑫磊, 王新新

Numerical simulation of energy deposition improvment in electrical wire explosion using a parallel wire

Shi Huan-Tong, Zou Xiao-Bing, Zhao Shen, Zhu Xin-Lei, Wang Xin-Xin
PDF
导出引用
  • 对于低气压或真空环境中的电爆炸丝,因丝沿面击穿会过早终止能量沉积过程,使丝中沉积能量(Ed)大大低于金属丝完全汽化时所需能量(Es). 本文提出并联金属丝法延缓沿面击穿时刻以提高电爆炸丝沉积能量. 对电流上升时间为几十纳秒、幅值约为1 kA级作用下的金属丝电爆炸过程进行了数值模拟. 结果表明,在电爆炸丝两端并联一定尺寸的金属丝可降低爆炸丝端电压上升率,从而推迟电压上升过程中沿面击穿时刻,显著提高丝中沉积能量和过热系数.
    The energy deposition process of electrical wire explosion under vacuum or low gas pressure circumstances is usually terminated prematurely, owing to the flashover along the surfaces of wires. Therefore energy deposited into wires can be far less than the amount needed to fully vaporize them. In this paper, a parallel connection method of wire is introduced in order to improve the energy deposition of the concerned wire before flashover takes place. Wire explosion driven by a current with a rise time of tens of ns and an amplitude of about 1 kA is studied numerically, and the simulation results show that by connecting a wire of a certain size in parallel with both ends of the exploding wire, the voltage rising rate is suppressed and the flashover is delayed; therefore the energy deposited into the concerned wire is increased effectively.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51177086,11135007,51237006)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51177086, 11135007, 51237006).
    [1]

    Chace W G, Moore H K 1959 Exploding Wires (New York: Plenum Press) p7

    [2]

    Zhao T, Zou X B, Wang X X 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 38 646

    [3]

    L M, Wu G, Qiu A C, Kuai B, Wang L P, Cong P T, Qiu M T, Lei T S, Sun T P, Guo N, Han J J, Zhang X J, Huang T, Zhang G W, Qiao K L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4779 (in Chinese) [吕敏, 吴刚, 邱爱慈, 蒯斌, 王亮平, 从培天, 邱孟通, 雷天时, 孙铁平, 郭宁, 韩娟娟, 张信军, 黄涛, 张国伟, 乔开来 2009 物理学报 58 4779]

    [4]

    Li S W, Feng G Y, Li W, Han J H, Zhou S Y, Yin J J, Yang C, Zhou S H 2012 Acta Phys. Sin. 61 225206 (in Chinese) [李世文, 冯国英, 李玮, 韩敬华, 周晟阳, 殷家家, 杨超, 周寿桓 2012 物理学报 61 225206]

    [5]

    Chuvatin A S, Kokshenev V A, Aranchu L E, Hue D, Kurmaev N E, Fursov F I 2006 Laser Part. Beams 24 395

    [6]

    Stenerhag B, Handel S K, Gohle B 1971 Appl. Phys. 42 1876

    [7]

    Zhu L, Yang Q, Bi X S, Zhu J 2009 High Voltage Engin. 35 2232 (in Chinese) [朱亮, 杨奇, 毕学松, 朱锦 2009 高电压技术 35 2232]

    [8]

    Zhao S, Xue C, Zhu X L, Zhang R, Luo H Y, Zou X B, Wang X X, Ning C, Ding N, Shu X J 2013 Chin. Phys. B 22 045205

    [9]

    Kotov Y A 2003 J. Nanopart. Res. 5 539

    [10]

    Mao Z G, Zou X B, Wang X X, Jiang W H 2009 Appl. Phys. Lett. 94 181501

    [11]

    Zou X B, Mao Z G, Wang X X, Jiang W H 2013 Chin. Phys. B 22 045206

    [12]

    Zhao T, Zou X B, Zhang R, Wang X X 2010 Chin. Phys. B 19 075205

    [13]

    Blesener I C, Greenly J B, Pikuz S A, Shelkovenko T A, Vishniakou S, Hammer D A, Kusse B R 2009 Rev. Sci. Instrum. 80 123505-1

    [14]

    Tucker T J, Toth R P 1975 Sandia Rept. 75 0041

    [15]

    Sinars D B, Hu M 2001 Phys. Plasmas 8 216

    [16]

    Davis J, Gondarenko N A, Velikovich A L 1997 Appl. Phys. Lett. 70 170

  • [1]

    Chace W G, Moore H K 1959 Exploding Wires (New York: Plenum Press) p7

    [2]

    Zhao T, Zou X B, Wang X X 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 38 646

    [3]

    L M, Wu G, Qiu A C, Kuai B, Wang L P, Cong P T, Qiu M T, Lei T S, Sun T P, Guo N, Han J J, Zhang X J, Huang T, Zhang G W, Qiao K L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4779 (in Chinese) [吕敏, 吴刚, 邱爱慈, 蒯斌, 王亮平, 从培天, 邱孟通, 雷天时, 孙铁平, 郭宁, 韩娟娟, 张信军, 黄涛, 张国伟, 乔开来 2009 物理学报 58 4779]

    [4]

    Li S W, Feng G Y, Li W, Han J H, Zhou S Y, Yin J J, Yang C, Zhou S H 2012 Acta Phys. Sin. 61 225206 (in Chinese) [李世文, 冯国英, 李玮, 韩敬华, 周晟阳, 殷家家, 杨超, 周寿桓 2012 物理学报 61 225206]

    [5]

    Chuvatin A S, Kokshenev V A, Aranchu L E, Hue D, Kurmaev N E, Fursov F I 2006 Laser Part. Beams 24 395

    [6]

    Stenerhag B, Handel S K, Gohle B 1971 Appl. Phys. 42 1876

    [7]

    Zhu L, Yang Q, Bi X S, Zhu J 2009 High Voltage Engin. 35 2232 (in Chinese) [朱亮, 杨奇, 毕学松, 朱锦 2009 高电压技术 35 2232]

    [8]

    Zhao S, Xue C, Zhu X L, Zhang R, Luo H Y, Zou X B, Wang X X, Ning C, Ding N, Shu X J 2013 Chin. Phys. B 22 045205

    [9]

    Kotov Y A 2003 J. Nanopart. Res. 5 539

    [10]

    Mao Z G, Zou X B, Wang X X, Jiang W H 2009 Appl. Phys. Lett. 94 181501

    [11]

    Zou X B, Mao Z G, Wang X X, Jiang W H 2013 Chin. Phys. B 22 045206

    [12]

    Zhao T, Zou X B, Zhang R, Wang X X 2010 Chin. Phys. B 19 075205

    [13]

    Blesener I C, Greenly J B, Pikuz S A, Shelkovenko T A, Vishniakou S, Hammer D A, Kusse B R 2009 Rev. Sci. Instrum. 80 123505-1

    [14]

    Tucker T J, Toth R P 1975 Sandia Rept. 75 0041

    [15]

    Sinars D B, Hu M 2001 Phys. Plasmas 8 216

    [16]

    Davis J, Gondarenko N A, Velikovich A L 1997 Appl. Phys. Lett. 70 170

  • [1] 何民卿, 张华, 李明强, 彭力, 周沧涛. 快点火中质子的能量沉积和神光II升级装置上的质子束的产生. 物理学报, 2023, 72(9): 095201. doi: 10.7498/aps.72.20222005
    [2] 彭国良, 张俊杰, 王仲琦, 任泽平, 谢海燕, 杜太焦. 高空核爆炸能量在大气层中的沉积规律. 物理学报, 2022, 71(20): 200702. doi: 10.7498/aps.71.20221112
    [3] 程巍, 滕鹏晓, 吕君, 姬培锋, 戴翊靖. 基于大气声传播理论的爆炸声源能量估计. 物理学报, 2021, 70(24): 244203. doi: 10.7498/aps.70.20210562
    [4] 王凯, 孙靖雅, 潘昌基, 王飞飞, 张可, 陈治成. 飞秒激光辐照二硫化钨的超快动态响应及时域整形调制. 物理学报, 2021, 70(20): 205201. doi: 10.7498/aps.70.20210737
    [5] 周斌, 于全芝, 胡志良, 陈亮, 张雪荧, 梁天骄. 高能质子在散裂靶中的能量沉积计算与实验验证. 物理学报, 2021, 70(5): 052401. doi: 10.7498/aps.70.20201504
    [6] 李琛, 韩若愚, 刘毅, 张晨阳, 欧阳吉庭, 丁卫东. 空气中单丝和丝阵电爆炸特性的比较. 物理学报, 2020, 69(7): 075203. doi: 10.7498/aps.69.20191797
    [7] 张世健, 喻晓, 钟昊玟, 梁国营, 许莫非, 张楠, 任建慧, 匡仕成, 颜莎, GennadyEfimovich Remnev, 乐小云. 烧蚀对强脉冲离子束在高分子材料中能量沉积的影响. 物理学报, 2020, 69(11): 115202. doi: 10.7498/aps.69.20200212
    [8] 王坤, 史宗谦, 石元杰, 赵志刚, 张董. 真空及空气中金属丝电爆炸特性研究. 物理学报, 2017, 66(18): 185203. doi: 10.7498/aps.66.185203
    [9] 董烨, 董志伟, 周前红, 杨温渊, 周海京. 释气对介质沿面闪络击穿影响的粒子模拟. 物理学报, 2014, 63(2): 027901. doi: 10.7498/aps.63.027901
    [10] 吴坚, 李兴文, 李阳, 杨泽锋, 史宗谦, 贾申利, 邱爱慈. 快前沿电流产生气化铝单丝Z箍缩负载的研究. 物理学报, 2014, 63(12): 125206. doi: 10.7498/aps.63.125206
    [11] 盛亮, 李阳, 吴坚, 袁媛, 赵吉祯, 张美, 彭博栋, 黑东炜. 双绞铝丝纳秒电爆炸实验研究. 物理学报, 2014, 63(20): 205203. doi: 10.7498/aps.63.205203
    [12] 刘腊群, 刘大刚, 王学琼, 杨超, 夏蒙重, 彭凯. 磁绝缘传输线中心汇流区电子能量沉积及温度变化的数值模拟研究. 物理学报, 2012, 61(16): 162902. doi: 10.7498/aps.61.162902
    [13] 许慎跃, 马新文, 任雪光, T. Pflüger, A. Dorn, J. Ullrich. 甲烷分子电子碰撞电离和解离的实验研究. 物理学报, 2011, 60(9): 093401. doi: 10.7498/aps.60.093401
    [14] 方美华, 魏志勇, 杨 浩, 程金星. 高能铁离子在水介质中核反应过程所导致的能量沉积. 物理学报, 2008, 57(10): 6196-6201. doi: 10.7498/aps.57.6196
    [15] 宫 野, 张建红, 王晓东, 吴 迪, 刘金远, 刘 悦, 王晓钢, 马腾才. 强流脉冲离子束辐照双层靶能量沉积的数值模拟. 物理学报, 2008, 57(8): 5095-5099. doi: 10.7498/aps.57.5095
    [16] 施研博, 应阳君, 李金鸿. α粒子的慢化过程对D-T等离子体聚变燃烧的影响. 物理学报, 2007, 56(12): 6911-6917. doi: 10.7498/aps.56.6911
    [17] 李 华. 静态随机存储器单粒子翻转的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2006, 55(7): 3540-3545. doi: 10.7498/aps.55.3540
    [18] 任黎明, 陈宝钦, 谭震宇. Monte Carlo方法研究低能电子束曝光沉积能分布规律. 物理学报, 2002, 51(3): 512-518. doi: 10.7498/aps.51.512
    [19] 江少恩, 郑志坚, 成金秀, 孙可煦, 杨家敏, 王红斌. X射线沿柱腔轴向能量传输实验测量. 物理学报, 2000, 49(7): 1303-1306. doi: 10.7498/aps.49.1303
    [20] 林子扬, 项 颖, 徐则达, 李宇新. 相位延迟法液晶沿面排列瞬态热效应. 物理学报, 1999, 48(7): 1297-1301. doi: 10.7498/aps.48.1297
计量
  • 文章访问数:  5433
  • PDF下载量:  443
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-25
  • 修回日期:  2014-03-15
  • 刊出日期:  2014-07-05

/

返回文章
返回