空气中火花通道等离子体的冷却规律

用一个电子控制的高精确度火花光源产生微秒左右的放电,在火花通道冷却及半径收缩时期,应用谱线极值温度的测量方法,研究了空气中火花温度的变化,从而定出通道冷却的时间常数τ.实验结果表明:该常数与放电能量之间有下列关系:τ=14.3(CU_v~2/2)~(0,8).用直接的显微摄影方法,证实了通道最大半径与放电能量之间有下列经验公式:r_(max)∝(CU_v~2/2)~(0,4).因此证明了:τ∝r_(max)~2的关系.在推广Frind关于电弧温度下降理论的基础上,提出火花通道冷却时间常数的一般关系:τ∝r~2/k,(k=n/c_pρ).在温度为10000°-40000°K的区间中,计算导温系数k随温度变化的曲线,结合实验结果:在此温度区间内τ为常数,计算出通道半径随时间的变化:r(t)/r_(max).该结果与Somerville等测定的结果符合,从而支持了我们的理解:空气中火花通道冷却的时间常数在相当大的温度区间内不变的原因是:通道半径收缩减小与导温系数随时间(亦即随温度)下降的两种过程取得同步的结果.