爆炸磁流体发电机是将高能炸药在专用的爆炸室中爆轰生成高温、高压、高速等离子体,该等离子体在装有电极的通道中流动,快速切割通道中的磁场,由法拉第电磁感应定律,在电极间感生出脉冲电压,接在电极上的负载可获得高功率电脉冲的装置。爆炸磁流体发电机由爆炸等离子体发生器、成形炸药、强磁场、和发电通道组成,其特点是功率密度高、装置可重复使用、机组启动快、可直接向负载传递能量,无转动部件,易于维护。用高能炸药激励爆炸磁流体发电机是一种非常有前途的大功率脉冲电源。 本文以小型爆炸磁流体发电机实验装置研制为对象,通过对爆炸磁流体发电机理论的分析,研究了不同结构的成形炸药柱爆轰产物的流动特点,研究了可重复爆炸等离子体发生器结构形式、不同材料可重复发电通道的结构及特性,研制了高压电容放电产生强磁场的跑道型脉冲磁体,进行了装置集成与发电实验。 本文主要完成了以下工作: 1.实验是目前研究爆炸磁流体发电的最为重要的途径。建造可重复使用的爆炸磁流体发电机实验装置是开展爆炸磁流体发电研究工作的前提和基础。建成了国内第一套用于研究爆炸磁流体发电的实验装置,包括爆炸冲击压力测试系统以及发电等离子体速度测试系统,并利用该实验装置和测量系统,进行了爆炸磁流体发电实验。 2.可重复使用爆炸等离子体发生器是爆炸磁流体发电机的主要部件。本文在研制爆炸生成等离子体的过程中,将高能炸药爆轰和安全利用爆炸能量结合起来研究,发现容器直径与炸药柱直径比过大的容器不宜作为爆炸等离子体发生器。分析和实验表明,炸药柱在爆炸等离子体发生器中爆轰生成等离子体的过程是近壁爆轰,其必然对容器壁造成强烈的破坏,论文提出了“嵌套结构,夹层填充”的方法,基本解决了爆炸等离子体发生器的重复使用问题。填充缓冲吸能材料的嵌套结构和对内层进行增强热处理等措施是建造可重复使用爆炸等离子体发生器的可行办法。 3.研制成功可以承受24kV电压和74.3kA电流最高磁场可达8Tesla多次冲击的脉冲高场磁体。研究了整体型金属和非金属通道材料对通道中心脉冲磁场的