УДК 537

УДК 537.528

ПОВЕДЕНИЕ ПУЗЫРЬКОВ В ЖИДКОСТЯХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ЗАЖИГАНИЕ РАЗРЯДА С ИХ ПОМОЩЬЮ[1]

С. М. Коробейников, д.ф.-м.н.*, А. В. Мелехов**
*Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, пр. К.Маркса 20, е-mail ksm@etm.power.nstu.ru
**Институт лазерной физики СОРАН, Новосибирск, 630090, пр.Лаврентьева, д.13, корп.3, е-mail pon@dlp.nsk.su

Проведены исследования поведения искусственно-создаваемых долгоживущих микропузырьков размером 50-100 мкм в воде и перфтортриэтиламине, а также зажигания разряда в воде. Газовые пузырьки создавались с помощью импульсно-нагреваемого проволочного электрода. Оптические исследования поведения пузырьков в сильном импульсном электрическом поле напряженностью до 800 кВ/см показали, что пузырьки вытягиваются в направлении поля, сжимаются в поперечном направлении, отрываются от электрода. При движении в перфтортриэтиламине пузырьки, как правило, сплющиваются (рис.1).

Во всех случаях разряд зажигался в пузырьке, предпробивное время в присутствии пузырька было значительно меньше предпробивного времени в его отсутствие (рис.2,3). В случае анодного зажигания (рис.4) наблюдаются три серии ударных волн, связанных с зажиганием разряда, распространением сверхзвукового стримера, выделением энергии при замыкании стримером межэлектродного промежутка. В случае катодного зажигания на поверхности пузырька развиваются возмущения в виде «куста», распространяющегося с дозвуковой скоростью в сторону противоположного электрода. В отсутствие видимых пузырьков на аноде возникают темные, квазипериодические области, из которых развивается разряд. На катоде образуются удлиненные образования (пузырьки), из которых развиваются кустовидные стримеры, аналогичные стримерам, начинающимся на поверхности катодных искусственных пузырьков.

Рис.1. Конфигурация пузырьков на поверхности электрода в N(C2F5)3 до воздействия поля, а также через 48, 87, 120 мкс после начала воздействия электрического поля. Максимальная напряженность 300 кВ/см.

Рис.2. Время запаздывания разряда с анода в координатах Лауэ в случае наличия видимых пузырьков и в их отсутствие.

Рис.3.<Время запаздывания разряда с катода в координатах Лауэ в случае наличия видимых пузырьков.

Рис.4. События при пробое с анода: а- исходный, б- деформированный пузырек (момент съемки tл =0.45 мкс после подачи напряжения, момент разряда tр = 1.2 мкс); в – веер стримеров из пузыря, tл =1.0 мкс, tр = 1.3 мкс; г – веер стримеров перед его остановкой tл =1.2 мкс, tр = 1.4 мкс; д – исчезновение первого веера стримеров, появление следующего веера, tл = tр = 1.5 мкс; е – послепробойные явления tл =1.7 мкс, tр = 1.2 мкс.

Рис.5. Предпробивные явления в отсутствие видимых пузырьков: а – анод, рост темной области на электроде, tл =4 мкс, tр = 6 мкс; б – катод, появление и рост пузырьков, tл =1.1 мкс; в – катод, «кустовидные» образования на поверхности, tл =1.1 мкс.

[1] Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 01-02-16932.