《基於範式方程的電火花源脈衝電暈放電機理研究》是依託中國海洋大學，由邢磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於範式方程的電火花源脈衝電暈放電機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邢磊
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
新型電火花震源的放電過程稱為脈衝電暈放電。前人在研究電火花源脈衝電暈放電機理時將激發初期的高溫高壓氣體看做是理想氣體，用理想氣體狀態方程並綜合氣泡脈動過程的動力學方程以及能量守恆定律來描述氣泡半徑、氣泡壁速度、氣泡內溫度和壓強等參數的變化過程。但是，電火花震源在激發瞬間產生的氣泡壓強非常大，一般可達1千萬帕以上，遠遠超過了理想氣體狀態方程的適用條件。本研究基於范德瓦耳斯非理想氣體模型來描述脈衝電暈放電過程。首先，分析脈衝電暈過程的幾個不同階段中電漿的形式，其次，利用范德瓦耳斯非理想氣體模型來描述電漿溫度、壓強、氣泡半徑、氣泡壁速度等關鍵參數的變化過程，在準靜態開放式熱力學系統和氣泡振盪理論的基礎上，最終建立起能夠準確描述脈衝電暈放電機理的方程，為電火花源研製過程中提高能量效率提供理論支持。
結題摘要
新型電火花震源的放電過程稱為“脈衝電暈放電”。前人在研究電火花源脈衝電暈放電機理時將激發初期的高溫高壓氣體看作理想氣體，用理想氣體狀態方程並綜合氣泡脈動過程的動力學方程以及能量守恆定律來描述氣泡半徑、氣泡壁速度、氣泡內溫度和壓強等參數的變化過程。但是，電火花源在激發瞬間氣泡壓強非常大，遠遠超過了理想氣體狀態方程的適用條件。因此，本項目提出基於范德瓦耳斯非理想氣體模型來描述脈衝電暈放電過程。 基金的主要研究內容為：電火花源水中脈衝電暈放電機理和高溫高壓電漿氣泡脈動過程。 分析了水中脈衝電暈放電的電學特性。分析了放電的等效模型，計算得到了放電的電轉化效率；研究了電極間距離等對放電的影響，分析了不同類型的電極排列方式和電極間距對於電火花震源能量轉換效率和子波形態的影響；分析了水中脈衝電暈放電的聲學及壓力特性。通過標準水聽器記錄分析了電火花震源放電產生的壓力信號，對其進行頻譜分析得到在所套用的當前電火花震源的條件下聲信號的頻率範圍；研究了主要針對電火花震源激發等離子形成後氣泡半徑、氣泡壁速度、氣泡內部溫度和內部壓強等參數的模擬和改正來進行。針對在理想氣體狀態方程的研究基礎之上，將范德瓦爾斯非理想氣體理論套用於氣泡脈動模型的建立，根據準靜態開放式熱力學系統和氣泡振盪理論，推導了電火花震源激發的氣泡脈動初期非理想氣體狀態方程，開展了單電極電火花震源的子波模擬工作；探索性開展了海洋立體調相震源以及編碼震源的研究工作，並開展了水平拖纜、OBS和垂直纜聯合組成立體觀測網路配合立體調相震源的立體探測工作。 取得了以下成果： （1）基於范德瓦爾斯方程的震源子波模型的建立； （2）開展了不同電極數量的震源子波的提取； （3）記錄了不同水深條件下的電火花震源的子波形態。 成果套用於高解析度海洋地震勘探資料採集工作，尤其對於天然氣水合物等埋藏較淺、沉積厚度較薄的海洋非常規油氣藏的勘探及試采監測有著重要的意義。
