强流脉冲电弧的冲击波超压峰值及其影响因素

• 作者: 宫鑫 沈昊 戴宏宇 郭景润 李黎
• 来源期刊: 高电压技术
• 关键词: 脉冲功率 大电流电弧 冲击波超压 电弧通道能量平衡 能量注入速率
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 脉冲功率与放电等离子体|Pulsed Power, Discharge and Plasmas
• 页码范围: 4412-4419
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20201641

摘要

在激光惯性约束聚变的前级泵浦能源中,脉冲功率气体开关大电流电弧的电流上升率和注入能量较高,电弧向外剧烈膨胀产生巨大的冲击波超压,可能严重破坏开关结构.结合等离子体运动与冲击波理论建立电弧膨胀能量平衡方程,利用定绝热指数和时间自相似两种解法得到了本质相同的电弧半径与冲击波超压峰值时空变化的解析式,证明了电流上升阶段的超压峰值与电流上升率的4/5次方成正比.不同电流和开关参数的仿真计算表明,电弧冲击波超压峰值在时空上迅速衰减,且与电流上升阶段的能量注入速率最相关,同时也受能量注入总量、电弧电导率、气体密度、电极间距影响.协同改变电弧电流上升率等参数,可减小开关内冲击波超压,从而为冲击大电流开关的维护、改进与研制提供一定的理论指导.