水中脉冲电晕放电研究

电容器储能通过置于流体中的两个电极在极短的时间内产生脉冲放电,把电容器储存的能量释放出来,在流体介质中产生巨大的冲击波并伴随强烈的辐射,这种现象称为“液电效应”。液电效应是20世纪50年代发展起来的一门新兴科学。液电效应的本质是能量的高速转换,即电能通过放电方式直接转化为热、光、力和声等其他形式的能量。液电效应在国民经济的许多领域有着广泛的应用前景,如液电成型、石油地震勘探、体外冲击波碎石、液电清砂和清垢等。 目前在国内外,关于水中脉冲放电的主要文献是关于有等离子通道形成的水中电弧放电的,水中电晕放电的讨论主要见于水处理应用领域的报道,但由于要面对水处理的特殊要求,其实验基本上是在污水中或是气液两相中进行的,对于单一液相水介质、适于水下等离子体声源参数条件下的脉冲电晕放电,以及两种放电形式(电弧放电和电晕放电)的异同,其相关实验和理论结果都很少见于公开文献讨论中。 作者搭建了一套实验测量系统,能够很好的获得放电时的电压、电流、压力及图像信息。本文分析了电晕放电形成气泡的运动规律及等离子体特性,讨论了电导率及极性对气泡直径的影响,利用Rayleigh模型对气泡的运动过程进行了仿真;根据放电的物理过程,提出了极间电阻的一个非线性模型,利用PSPICE对放电过程进行了仿真,发现仿真电流与实验结果相吻合。找到了一定电导率下,电弧放电转化为电晕放电的条件。计算得到相同条件下电晕放电与电弧放电的电效率;计算了相同条件下电晕放电与电弧放电的声效率。利用快速傅立叶变换对实验采集的压力信号进行了频谱分析;在上述实验的基础上,作者对电晕放电的机理进行了初步的探讨。