СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Электрофизика ПАРАДОКСАЛЬНАЯ ФИЗИКА СВЕРХМОЩНЫХ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДОВ

ПАРАДОКСАЛЬНАЯ ФИЗИКА СВЕРХМОЩНЫХ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДОВ

© Корнеев Дмитрий Иванович

© Фейгин Олег Орестович

Контакт с авторами: tor@3s.kharkov.ua

Парадоксальная физика сверхмощных электроимпульсных разрядов в металлорасплавах впервые исследовалась академиком Д.И.Корнеевым при изучении разработанного им способа электротоковой импульсной обработки /ЭТИО/ самых различных металлов, сталей и сплавов. В ходе дальнейших экспериментов им было открыто явление аномальной бездендритной рекристаллизации, открывающее феноменальные возможности для создания новых материалов с уникальными физико-химическими и механическими характеристиками. Эмпирические аспекты метода ЭТИО Корнеева достаточно подробно описаны в ряде публикаций [1-3], но следует отметить, что электрофизической теории процессов ЭТИО Корнеева не всегда уделялось достаточно внимания.

В настоящей работе развиваются электрометаллофизические модели, описывающие взаимодействие интегральных флюенсов электромагнитной энергии с полифазными металлорасплавами. При этом используется набор формальных аналогий с превалирующими физическими механизмами электроразрядов через варирезистивные высокотемпературные метастабильные среды. Ранее [4] было показано, что в данной ситуации может быть успешно применена модель макроплазмонного шнурования электротоковых каналов. В рамках данных представлений ассоциирование лидеров и стримеров сверхмощного электроимпульсного разряда сопровождается возникновением метастабильного макроплазмонного канала при серии периферийных квазигидродинамических эффектов кавитационного схлопывания.

Колебательный характер локально-аппериодического коронно-древовидного разряда в термоаморфизированном металле соответствует традиционным представлениям о протекании метастабильных процессов в полифазных металлорастворах. В данном случае индуцированная эмиссия макроплазмонов может быть вызвана пандемоторными вихрями плазмы каналов ствола разряда и иметь следующую спектральную интенсивность [5]:

I ~ const n ∫ΔÖ E p/[1+exp(ΔE/kT)] dΔE, (1)

где n - относительная концентрация носителей; ΔЕ - спектральная плотность макроплазмоидов; р - удельная концентрация энергосостояний; kT - термодинамическая температура. Физический смысл выражения (1) состоит в идентификации набора внутренних микропараметров макроплазмонной модели, путем доопределения их функциональных связей с макроскопическими энергетическими характеристиками. Модельные механизмы из уравнения (1) составляют общую схему развития электротокового импульсного процесса с энергетическим балансом:

W = S W(i) ~ c Δj , (2)

где W - экстрагируемая электромагнитная энергия; W(i) – энергии переходных процессов; c Δj - полная энергия электротокового импульса. Учет явного вида составляющих энергопроцессов в (2) приводит к

E = I(E) pn + I(e) exp[ E(e) / kT + I(e) / n(e) e ] + I(pl) exp( ΔF / kT ), (3)

где E(e), E(pl) - энергокомпоненты носителей; I(e), I(pl) - спектроинтенсивности суммарного флюенса; ΔF - изменение свободной энергии. Соотношение (3) выделяет в явном виде большинство значимых параметров макроплазмоидных механизмов. Анализ первого слагаемого (3) позволяет сопоставить ему энергию трансдислокации плазмонов вдоль осевой проекции разрядного канала:

I(pl) p(pl) n(pl) = S I(E) p(E) n(pl). (4)

Здесь суммирование проводится по всем иерархически выделенным ветвям стример-лидерного слияния. Второе слагаемое (3) представляет собой термодинамическую энергию, передаваемую в окружающую среду при неупругом и упругом рассеянии волновых пакетов макроплазмонов:

I(E) exp( E / kT ) = S E(r) + S E(f). (5)

Механизмы рассеяния плазменных образований (5) сводятся к рекомбинации и зарядной инверсии на стоках-протекторах межфазных границ, поверхности аморфизированных кристаллитов и деструктированных дендритов. Третье слагаемое из равенства (3) выражает эволюцию энергии псевдогидродинамических эффектов в среде с высокой степенью вязкости и плотности.

В заключение, схематично рассмотрим магнитогидродинамические явления в среде затвердевающего расплава. Прежде всего, обратим внимание на вихревое электромагнитное поле, генерирующее радиальную компоненту плотности тока:

I*(e) = n(pl) n(e) e / ( m(pl) ω) E(0) sin(ωt). (6)

C другой стороны, действие магнитного поля на поток макроплазмонов описывается каноническим векторным уравнением:

[ I*(pl) x H ] / c = grad P(e), (7)

где с - скорость распространения электромагнитных колебаний в среде жидкого металла; Н - напряженность магнитного поля; P(е) - электродинамические силы. При проекционной схеме движения потока макроплазмонов со скоростью V получаем:

I*(pl) ~ E + [ V x H ] / c. (8)

Из (6) - (8) следует, что при движении потока плазмы разряда ортогонально силовым линиям варьируемого магнитного поля индуцируются градиенты полевых потенциалов, воздействующие на пограничные слои расплава в виде вихревых трубок тока. Отметим, что в условиях реального наблюдения явления ЭТИО Корнеева картина суперпозиции экстериорных и интериорных индуцированных полей существенно осложняется. Следует также учитывать, что на потоки шнурованных плазмоидов действуют электродинамические силы кольцевого тока, причем их тородоидальная составляющая проявляется в закручивающем изгибе шнуров макроплазмонов. Радиальные компоненты пондемоторных сил, обусловленных различием напряженности продольного электромагнитного поля вне и внутри потока плазменных образований, на данный момент, не имеют четко выраженного аналитического образа. Возможно, что их дальнейшее исследование будет эффективным на основе графического анализа обширной базы хорошо табулированных данных.

Настоящий краткий обзор парадоксальной физики эффекта ЭТИО Корнеева, позволяет очертить круг дальнейших исследований. Среди первоочередных задач, несомненно, выделяется термодинамический анализ синергетических эффектов с гетерогенными обратными связями. Их иерархическое структурирование для метастабильной полифазной среды металлорасплава возможно на основе использования основных принципов термодинамики необратимых процессов. Более детально авторы предполагают рассмотреть данные вопросы в своих последующих работах.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Корнеев Д.И. Современные способы электроразрядной импульсной обработки металла шва и сварных конструкций. - Л.: ИПКРРССП, 1988. – 40 с.

  2. Корнеев Д.И. Исследование влияния параметров электротоковой импульсной обработки на изменение эксплуатационных свойств сварных соединений высоколегированных сталей // Сб. науч. работ УАН НП – 2000. - №1. - С. 54 - 61.

  3. Корнеев Д.И. Влияние параметров электротоковой импульсной обработки на структуру и механические свойства сварных соединений низкоуглеродистых и низколегированных сталей // Ibid. - С. 62 - 72.

  4. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Модельные физические механизмы высокоэнергетического магнитно-импульсного воздействия на расплав металла // Ibid. -С. 52 – 53.

  5. Фейгин О.О. ВОЗДЕЙСТВИЕ СВЕРХВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧНЫХ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСОВ НА МЕТАЛЛОРАСПЛАВЫ

Дата публикации: 9 июня 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.