电火花声源的声特性及其性能改进研究

论文摘要

流体中的两个电极间达到一定的电压差,会产生脉冲放电,在流体介质中产生巨大的冲击波并伴随强烈的光、热辐射,这种现象称为液电效应。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机械能、光能和热能。液电效应在国民经济的许多领域有着广泛的应用,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。电火花声源就是利用液电效应,当电极间高强电场击穿水介质时,产生电弧放电,伴随高强声脉冲辐射。电极间的电场强度达到水介质的击穿场强才能放电。本文用两个基本的静电场分析工具模拟电荷法和PDE Toolbox计算出不同形状电极的电场分布,并给出最大场强数值。研究了极间电压和极间距离变化时最大场强的变化规律。本文重点研究了电极形状、电极间距和放电压对电火花声源的声学特性的影响,这里的声学特性是指声源级、声源谱密度级,指向性等。为了改善电火花声源特性,设计制作了反声障板,改变了指向性和声源谱密度分布。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概要
• 1.2 水中脉冲放电技术
• 1.3 水下等离子体声源的应用研究进展
• 1.4 水中脉冲放电的理论研究进展
• 1.4.1 水中电弧放电的研究现状
• 1.4.2 水中脉冲电晕放电理论研究现状
• 1.4.3 水中脉冲放电预击穿过程的机理研究概述
• 1.5 论文主要的研究内容
• 第2章 高压静电场场强的数值分析
• 2.1 模拟电荷法
• 2.1.1 模拟电荷法的基本原理
• 2.1.2 电荷的电位系数和场强系数
• 2.2 在水介质中静电场场强计算结果可视化
• 2.2.1 通过模拟电荷法计算静电场场强图
• 2.2.2 通过PDE Toolbox计算静电场场强图
• 2.2.3 两种计算方法的对比
• 2.3 本章小结
• 第3章 电火花声源的高压电源的选用与电极制作
• 3.1 电火花声源装置的组成
• 3.1.1 控制、保护部分
• 3.1.2 升压整流
• 3.1.3 高压储能电容器
• 3.1.4 传输线
• 3.1.5 放电开关
• 3.1.6 水中放电电极
• 3.2 本章小结
• 第4章 电火花声源声特性的测量实验及结果分析
• 4.1 实验概述
• 4.1.1 实验测量系统
• 4.1.2 采集器的设置
• 4.1.3 待测水听器的校准
• 4.2 电火花声源实验分析
• 4.2.1 指向性实验
• 4.2.2 声源谱密度级实验
• 4.2.3 加反声障板对电火花声源的影响实验
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢