Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Лагутин А.С. -> "Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе" -> 32

Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.

Лагутин А.С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 192 c.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка): silnieimpulsniepolya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 80 >> Следующая

Кроме того, часть тепловой энергии отводится с поверхности в виде
излучения. В конце концов, внутренний слой проводника превращается в
полностью ионизованну < м>, сопротивление которой изменяется с
температурой по закону Т3*2.
Точное решение уравнения, описывающего процесс диффузии магнитного поля
для цилиндрической симметрии при учете зависимости Ре (г. 0 82
Ъв 19
Эt fi0rbr
(3.14)
возможно только численными методами на ЭВМ. Тем не менее, если
предположить, что магнитный поток теряется в основном на конечном этапе
сжатия, т.е. при r2 *s rdif, и использовать (3.12),то можно получить
следующую оценку максимальной напряженности поля при сжатии
цилиндрического лайнера [93]:
При Н>НС существенную роль в процессе магнитной диффузии начинает играть
нагрев металла вихревыми токами - зто область нелинейной магнитной
диффузии. Сравнение (3.15) с (3.7) указывает на значительное влияние
магнитной диффузии на процесс сжатия лайнера. Так, максимальное поле при
сжатии лайнера с переменной проводимостью слабо зависит как от начальной
скорости сжатия (т.е. от Ек), так и от стартового магнитного потока.
3.2.3. Лайнер как сжимаемое тело. Последовательное решение задачи о
сжатии магнитного потока проводящей оболочкой требует отказа от
введенного выше упрощения - нужно учесть и сжимаемость материала лайнера.
Даже в отсутствие потерь на диффузию выполнить расчеты такой
магнитогидродинамической задачи можно только численными методами. Однако
для общего понимания достаточно иметь в виду следующие качественные
соображения:
магнитное давление вызывает значительные механические напряжения в скин-
слое металла;
высокое давление несколько уменьшает электрическое сопротивление, что
улучшает условия ''захвата" магнитного потока;
при усилении поля в проводнике начинает распространяться волна давления,
причем скорость ее растет с увеличением давления. Более поздние
возмущения ''настигают" предыдущие, и таким образом в среде формируется
ударная волна.
Условия сохранения массы, энергии и импульса на фронте ударной волны
приводят к простым соотношениям между давлением Р, плотностью D,
скоростью фронта ударной волны Vsh и скоростью среды за
(3.15)
где Нс = у/21 р находится из соотношения о= о0/(1 + /Зс" АТ).
(3.16)
(3.17)
(3.18)
Е - Е0 = 0,5 (Р + P0)(v0 - v),
83
где Е - удельная внутренняя энергия; v = 1/D - объем, занимаемый 1 кг
вещества; индекс нуль соответствует начальному состоянию вещества.
Соотношения Гюгонио (3.16) - (3.18) широко используются в физике ударных
волн, так как с их помощью можно восстановить уравнение состояния
вещества по измерениям скоростей, что гораздо проще, чем измерение для
этой цели давления и плотности в процессе генерации ССМП.
В то же время Vsh и V можно связать эмпирическим соотношением [10]
Уф - V, * {Г. (319)
где f - числовой множитель, зависящий от свойств материала; Vs -скорость
звука в нем. Оценку Нт в случае лайнера из сжимаемого материала получим,
приравняв магнитное давление давлению на фронте ударной волны:
(1/2) д0Я* = D0V](Vs/V1 + f). (3.20)
При выводе (3.20) предполагалось, что V = V, = const. (У, - постоянная
скорость схлопывания оболочки.) Из (3.20) следует, что вся кинетическая
энергия лайнера переходит в энергию магнитного поля. На самом деле это не
так - в силу конечной скорости ударных волн в веществе. Тем не менее
использование (3.20) для оценки Нт по порядку представляется вполне
корректным.
Известно также (см. [10]), что скорости, приобретаемые лайнером в ССМП,
действительно близки к V . При генерации импульсных полей с индукцией
несколько сот тесла У, составляет 1-10 км/с, а именно эта скорость и есть
один из основных факторов [см. (3.20)], которые ограничивают амплитуду
поля и длительность импульса.
33. КОНСТРУКЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ СВЕРХСИЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
За рамками нашего обсуждения оставим устройства, накапливающие энергию в
том или ином виде и передающие ее лайнеру. Ниже кратко опишем некоторые
конструкции генераторов ССМП, охватывающие тем не менее все перечисленные
в § 3.1 методы создания ССМП. Более подробно конструкции таких
генераторов обсуждаются в [10] и в трудах международных конференций серии
"Мегагаусс" по получению сильных магнитных полей и родственным явлениям
(1965,1979,1983,1986 гг.).
3.3.1. Взрывные МК-генераторы. Помимо рассмотренных ранее основных
причин, ограничивающих скорость сжатия лайнера и, следовательно,
максимальное значение индукции генерируемого поля (в настоящее время это
соответственно 5 км/си 1000 Тл), имеется ряд серьезных технических
трудностей, преодоление которых позволит увеличить ампли-84
туду поля в импульсе. Во-первых, эффективность ускорения металлических
пластин с помощью взрыва ограничивается, в частности, тем, что часть
импульса и энергии уносится продуктами детонации. Во-вторых, после
введения внутрь лайнера сильного стартового поля следует позаботиться об
обеспечении равномерности сжатия лайнера. Чем сильнее начальное поле, ем
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 80 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed