水下多针电极微秒脉冲流光放电特性

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极数目以及电极阵列边缘和内侧针电极放电形态的差异;采用COMSOL软件模拟计算了多针电极结构的电场分布,讨论了电场分布对多针电极放电的影响,研究了多针电极结构的放电能量效率.结果发现:在单个脉冲放电过程中,21根针电极不是同时发生放电的,最大放电针电极数目随电压和针针间距的增大而增加.在同一个脉冲放电过程中,位于电极阵列边缘的针电极相比于位于阵列内侧的针电极产生的流光丝较长且偏离针电极轴线的偏角相对较大,这主要是针电极之间电场相互叠加干扰引起的.针针间距越小,针电极之间电场的相互叠加干扰越大,阵列边缘与内侧电极放电形态的差异越大,放电能量效率越低.

水中流光放电流光丝的再发光和暂停行为

水中流光放电是研究水中放电基本物理、化学过程的主要研究对象.本文利用四分幅超高速相机、采用针-板电极结构、在20—800μS/cm水电导率范围内研究了水中微秒脉冲流光放电流光丝的再发光和暂停行为,探讨了高水电导率下观测不到流光丝的再发光的原因.结果发现:再发光在不同的流光丝之间交替发生并存在两种模式:一种为整根丝熄灭后再发光;一种为只有先端部分发光熄灭随后恢复发光.随着水电导率的增大,观测到流光丝的再发光现象的频度急剧减小, 540μS/cm水电导率时降到零;在20—800μS/cm水电导率条件下都可观测到流光丝伴生冲击波串分段现象,冲击波串分段现象的出现频度在65%以上,表明在20—800μS/cm水电导率条件下流光丝的暂停是一种普遍行为.通过测量两段冲击波的半径差得到流光的暂停时间平均为157 ns,几乎不受水电导率的影响;随着水电导率的增大,流光丝的发光强度显著增大,水电导率大于350μS/cm时,流光丝暂停期间内流光丝的光强度无法衰减到相机分辨水平以下,在相机获得的发光图像上看上去是持续发光的,难以分辨出流光丝"熄灭-再发光"过程.