формирование ударных волн при взрывных процессах на

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.
ФОРМИРОВАНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН ПРИ ВЗРЫВНЫХ ПРОЦЕССАХ
НА КАТОДЕ С МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ И БЕЗ НЕГО
Курбанисмаилов В.С., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х.,
Курбанисмаилов М.В.
Даггосуниверситет, Махачкала, Россия, e-mail: [email protected]
Согласно современным представлениям процесс формирования катодного пятна (КП)
можно разделить на две стадии. Первая стадия включает в себя нагрев металла в твердом
состоянии, плавление, нагрев жидкого металла до начала парообразования. Первая стадия
этого процесса достаточно хорошо изучена. Вторая стадия эта стадия собственно взрыва. Так
как расширение плазмы КП происходит со скоростью намного превышающей скорость
звука, то на фронте волны происходит значительный рост температуры, и фронт ионизации
переносится со скоростью волны [1].
В работе для выяснения механизма расширения катодной плазмы были поставлены
специальные эксперименты в сильных продольных магнитных полях до H = 200 кЭ с
использованием быстродействующего электрооптического затвора Керра. Уменьшение
скорости радиального расширения КП в магнитном поле, особенно на начальном этапе его
развития указывает на соизмеримость градиента магнитного поля с градиентом
газодинамического давления. Спектр прикатодной плазмы характеризуется интенсивными
линиями материала катода AlII 396,1 нм, 394,4 нм, 280,1 нм, 281,6 нм с высокими
потенциалами возбуждения и интенсивным континуумом в диапазоне 260 - 360 нм.
При наличии магнитного поля расширение будет определяться разностью
газодинамического и магнитного давлений, т.е.
2
H ср2
H 02
H 02   H ср  
2
2
2
 .
1  
k Н  k 

 k 
(1)
8
8
8   H 0  


Здесь  Н - скорость расширения катодного пятна в радиальном направлении при наличии
магнитного поля, H 0 - магнитное поле на границе канала, H ср - среднее магнитное поле в
плазме факела, k - коэффициент, учитывающий противодавление газа ( k  0,9).
Из (1) определим отношение Hср/H0, которое характеризует проникновение поля в плазму
факела
1
 8
2
 1  2 k  2   H2 
.
(2)
H0  H0

Используя экспериментальные значения  и  H , определим отношение Hср/H0. Скорость
расширения в отсутствии поля на начальном этапе расширения равна 1,8∙10 6 см/с и при
H = 200 кЭ  H = 1,2∙106 см/с. Подставляя в (2) ρ = 5,3∙10-3 г/см-3, получим Hср/H0 ≈ 0,4-0,5.
Влияние магнитного поля на скорость расширения катодного факела указывает на
гидродинамический механизм расширения.
Результаты сравнения скорости расширения плазмы КП в аргоне и воздухе показывает,
что скорость расширения КП пятна в воздухе при сравнимых энерговкладах значительно
меньше скорости расширения КП в аргоне. Это свидетельствует о том, что затухание
ударной волны, переносящей фронт ионизации в воздухе, происходит быстрее, чем в аргоне.
В воздухе энергия волны дополнительно расходуется на диссоциацию молекул воздуха.
H ñð


Литература
[1]. Курбанисмаилов В.С., Арсланбеков М.А., Аль - Шатрави Али Дж.Г., Гаджиев М.Х.,
Омаров О.А., Рагимханов Г.Б. //Физика плазмы. 2011. Т.37, №12. С.1-8.
1