学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

小型爆炸磁流体发电机实验装置研制

作　者: 李希南
导　师: 严陆光
学　校: 中国科学院研究生院（电工研究所）
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 爆炸磁流体发电机高功率脉冲电源直接发电炸药能量转换
分类号: TM31
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 261次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

爆炸磁流体发电机是将高能炸药在专用的爆炸室中爆轰生成高温、高压、高速等离子体,该等离子体在装有电极的通道中流动,快速切割通道中的磁场,由法拉第电磁感应定律,在电极间感生出脉冲电压,接在电极上的负载可获得高功率电脉冲的装置。爆炸磁流体发电机由爆炸等离子体发生器、成形炸药、强磁场、和发电通道组成,其特点是功率密度高、装置可重复使用、机组启动快、可直接向负载传递能量,无转动部件,易于维护。用高能炸药激励爆炸磁流体发电机是一种非常有前途的大功率脉冲电源。本文以小型爆炸磁流体发电机实验装置研制为对象,通过对爆炸磁流体发电机理论的分析,研究了不同结构的成形炸药柱爆轰产物的流动特点,研究了可重复爆炸等离子体发生器结构形式、不同材料可重复发电通道的结构及特性,研制了高压电容放电产生强磁场的跑道型脉冲磁体,进行了装置集成与发电实验。本文主要完成了以下工作: 1.实验是目前研究爆炸磁流体发电的最为重要的途径。建造可重复使用的爆炸磁流体发电机实验装置是开展爆炸磁流体发电研究工作的前提和基础。建成了国内第一套用于研究爆炸磁流体发电的实验装置,包括爆炸冲击压力测试系统以及发电等离子体速度测试系统,并利用该实验装置和测量系统,进行了爆炸磁流体发电实验。 2.可重复使用爆炸等离子体发生器是爆炸磁流体发电机的主要部件。本文在研制爆炸生成等离子体的过程中,将高能炸药爆轰和安全利用爆炸能量结合起来研究,发现容器直径与炸药柱直径比过大的容器不宜作为爆炸等离子体发生器。分析和实验表明,炸药柱在爆炸等离子体发生器中爆轰生成等离子体的过程是近壁爆轰,其必然对容器壁造成强烈的破坏,论文提出了“嵌套结构,夹层填充”的方法,基本解决了爆炸等离子体发生器的重复使用问题。填充缓冲吸能材料的嵌套结构和对内层进行增强热处理等措施是建造可重复使用爆炸等离子体发生器的可行办法。 3.研制成功可以承受24kV电压和74.3kA电流最高磁场可达8Tesla多次冲击的脉冲高场磁体。研究了整体型金属和非金属通道材料对通道中心脉冲磁场的

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-17
  1.1 爆炸磁流体发电机的原理  11-12
  1.2 爆炸磁流体发电机国内外研究进展  12-14
  1.3 爆炸磁流体发电研究存在的问题  14-15
  1.4 论文的思路和方法  15
  1.5 论文的研究内容  15-17
第二章爆炸磁流体发电机理论与方案设计  17-33
  2.1 爆炸磁流体发电机基本理论  17-22
    2.1.1 等离子体研究方法  17-18
    2.1.2 磁流体力学的基本方程  18
    2.1.3 磁流体过程中的磁雷诺数  18-20
    2.1.4 爆炸磁流体发电机电枢反应分析  20-21
    2.1.5 爆炸磁流体发电机基本方程  21-22
  2.2 爆炸磁流体发电机方案设计  22-32
    2.2.1 高能炸药爆轰生成等离子体  22
    2.2.2 炸药爆轰波的初始参数计算  22-24
    2.2.3 空气冲击波参数计算  24-25
    2.2.4 成形药柱设计  25-30
      2.2.4.1 成形炸药产物流动特性  25-26
      2.2.4.2 成形炸药的聚能原理  26-27
      2.2.4.3 聚能成形炸药设计  27-30
    2.2.5 爆炸磁流体发电机输出脉冲长度  30
    2.2.6 通道参数设计  30-31
    2.2.7 强场磁体  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章爆炸等离子体发生器的研制  33-59
  3.1 已研制成功的爆炸等离子体发生器  33-38
    3.1.1 传统型爆炸等离子体发生器  33-35
    3.1.2 典型新概念爆炸等离子体发生器  35-38
  3.2 爆炸等离子体发生器的设计  38-46
    3.2.1 爆炸等离子体发生器与爆炸容器的区别  38-40
    3.2.2 炸药爆轰波对介质的破坏  40-41
    3.2.3 厚壁圆筒失效准则  41-42
    3.2.4 空气强冲击波对容器壁介质的作用  42-43
    3.2.5 爆炸等离子体发生器参数设计  43-46
  3.3 爆炸等离子体发生器多层结构设计的考虑  46-52
    3.3.1 爆炸室尺寸设计  46-48
    3.3.2 缓冲材料对冲击波能量的吸收和反射  48-50
    3.3.3 爆炸等离子体发生器的设计参数表  50-52
  3.4 等离子体发生器的制造  52-58
    3.4.1 爆炸等离子体发生器实验  54-57
    3.4.2 爆炸等离子体压力测量实验  57-58
  3.5 本章小结  58-59
第四章强场磁体的研制  59-81
  4.1 脉冲强磁体的设计  59-65
    4.1.1 电容器放电电源  59-60
    4.1.2 磁体设计  60-64
    4.1.3 磁体受力分析  64-65
  4.2 磁体加工  65-69
    4.2.1 导线绝缘与线圈绕制  65-67
    4.2.2 磁体参数  67-69
  4.3 脉冲磁体性能实验与测试  69-79
    4.3.1 绝缘实验  69-70
    4.3.2 直流参数测试  70-71
    4.3.3 电容放电脉冲磁场测试系统  71-74
    4.3.4 脉冲磁场实验结果  74-79
  4.4 本章小结  79-81
第五章发电通道研制  81-99
  5.1 发电通道设计  81-83
  5.2 电极设计  83-86
  5.3 壳体材料对通道中心磁场影响的实验研究  86-95
  5.4 发电通道制造与耐压实验  95-98
  5.5 本章小结  98-99
第六章爆炸磁流体发电机装置集成与发电实验  99-129
  6.1 爆炸磁流体发电实验测试系统  101-109
    6.1.1 冲击压力测量系统  101-103
    6.1.2 发电等离子体流速测量系统  103-108
    6.1.3 高压隔离系统  108-109
  6.2 成形炸药模具建造及成形炸药柱压制  109-114
    6.2.1 模具设计  109-110
    6.2.2 炸药柱压制  110-112
    6.2.3 成形炸药柱的做功实验  112-114
  6.3 爆炸磁流体发电实验装置集成  114-119
  6.4 发电调试实验  119-122
    6.4.1 磁场及等离子体流动时间确定  119-120
    6.4.2 发电实验  120-122
  6.5 发电实验结果分析  122-128
  6.6 本章小结  128-129
第七章总结与展望  129-131
  7.1 本文主要研究成果  129-130
  7.2 后续工作展望  130-131
致谢  131-132
攻读博士学位期间发表的学术论文以及完成的科研任务  132-133
参考文献  133-137
论文答辩说明  137
关于论文使用授权的说明  137

小型爆炸磁流体发电机实验装置研制

内容摘要

全文目录

相似论文