Высоковольтный электрический разряд широко используется как в научных исследованиях, таки в различных технологических процессах промышленного производства. Передача возмущения к технологическому объекту осуществляется посредством некоторой конденсированной среды, чаще всего воды. Электрогидравлический способ преобразования энергии применяется в листовой штамповке, очистке отливок, прессовании порошков, интенсификации процессов прокатки, кристаллизации слитков и т.д. [1].
Цель данной работы является экспериментальное исследование дифракционного эффекта импульса давления ударно-акустической волны, возбуждаемой электрическим взрывом плоской кольцевой фольги, на конусе, расположенном соосно в цилиндрической взрывной камере с конденсированной средой.
На сегодняшний день аналитического решения системы уравнений, описывающих электрический взрыв проводника (ЭВП) как цилиндрической формы, так и электрического взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ), формирующей плоскую ударную волну [2], не существует. Представленная работа является продолжением ранее проводимых исследований [3]. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Начало цилиндрической системы координат помещено в центре фольги. Ось x направлена по оси симметрии взрывной камеры. Высота конуса составила h = 27 мм , угол конуса α = 40°. Внутренний диаметр цилиндрической камеры D. Радиус фольги r = 15 мм , ее толщина δ = 0,01 мм . На электроды 3 и 4 подается импульсное напряжение от энергетического накопителя конденсаторного типа (ЭН), что приводит к электрическому взрыву плоской кольцевой фольги 2. Образовавшаяся ударная волна распространяясь вдоль ось взрывной камеры 1, трансформируется в плоскую. На участке ℓ < x < ℓ + h плоская ударная волна испытывает нелинейное отражение от конуса 5, что приводит к образованию дифракционного эффекта. Регистрация радиального импульса давления дифракционной ударно-акустической волны осуществлялась волноводным пьезокерамическим датчиком [4] импульсных давлений 7, электрический сигнал с которого через RC – цепочку подавался на вход цифрового запоминающего осциллографа (ЭО).
Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – цилиндрическая взрывная камера; 2 – взрывающаяся фольга; 3 – центральный электрод; 4 – кольцевой электрод 5 – тело вращения в виде конуса; 6 – диэлектрический цилиндр; 7– волновой пьезокерамический преобразователь; ЭН – энергетический накопитель конденсаторного типа; ЭО – электронный осциллограф
В результате проведенного эксперимента получены временные осциллограммы протекающего тока электрического взрыва фольги, регистрируемого с помощью пояса Роговского, и импульса давления, регистрируемого волноводным пьезодатчиком (рис. 2, кривые 1 и 2, соответственно). Электрический взрыв кольцевой фольги протекает в режиме близким к согласованному, т.е. энергия накопителя реализуется в первый полупериод взрыва. Импульс давления дифракционной ударно-акустической волны достигал P~107 Па.
Рис. 2