ИСТИНА

Проведено исследование устойчивости стационарного электродугового разряда между плоскими электродами в поле силы тяжести на основе, как одномерного электротехнического приближения, так и прямого численного моделирования в двумерном приближении. Рассмотрены как режимы протекания тока между сплошными электродами с конечным электрическим сопротивлением, так и режимы с прокачкой электропроводной среды через проницаемые электроды. Результаты численного моделирования показали, что на падающих участках вольт-амперных характеристик одномерного (фонового) разряда возможно развитие пространственно периодических токовых структур. Анализ проведенных ранее экспериментов с дугами между графитовыми электродами показал, что многоканальность возможна не только в зоне столба разряда, но и в приэлектродных областях. В частности, в проведенных экспериментах получены данные с образованием токовых неоднородностей в межэлектродных зазорах на электродах с высоким тепловым сопротивлением (длинных (5-10 см) графитовых стержнях). Показано, что многофакельность присуща сильноточным режимам и вероятность возникновения и реализации многоканальных разрядов можно оценить примерно в 4%. На 96% видеокадров присутствует один анодный факел. Применение стабилизирующей (обжимающей разряд) магнитной системы позволило вероятность многофакельных режимов существенно (до ~ 0,01%) снизить. Показана необходимость развития моделей электродугового разряда между пористыми электродами с учетом фильтрации газов и плазмохимических реакций в них. Для экспериментального моделирования движущихся дуг была использована схема рельсотрона. Инициирование дуги осуществлялось взрывом проволочек. Для оптимизации движения дуговой плазмы по рельсам накладывалось внешнее магнитное поле, создаваемое протекающим током по шине, параллельной току дуги. Токи рельсотрона и витков подмагничивания питались от разных источников, и варьировались в пределах 100-350А. Использовались медные и графитовые рельсы и шины. Межрельсовый зазор от зоны инициирования до зоны вылета дуги рос линейно от 4 до 7 мм. Проводилось осциллографирование токов и напряжений и видеорегистрация движения дуги со скоростью 1200 к/с. Эксперименты показали, что на круглых или плоских шинах движение свободной дуги нестабильно: замедлен старт дуги, значительна эрозия с анода, токовый канал может уходить в бока от направления рельсов. Стабилизация направленно движущейся дуги внешним магнитным полем позволяет существенно (на два порядка) увеличить ее скорость. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (№14-01-00399).