本文通过计算机模拟、理论分析和实验等手段,研究了几种金属丝的电爆炸物理过程,以及金属丝作为断路开关的工作规律。 针对工程应用和物理研究两个方向,发展了基于比作量模型的Pspice电路仿真计算方法,尝试了利用MHD方法模拟金属丝电爆炸物理过程,模拟计算结果能反映电爆炸过程的物理规律,并能同实验结果吻合。 利用Pspice电路仿真计算模拟分析了金属丝电爆炸断路开关的特性,主要结论有:同一实验参数下常见金属中银丝电爆炸效果最好,这同实验吻合,同时预测了金丝的电爆炸效果更好,有待将来进一步的实验验证;金属丝电爆炸时间和峰值电流与金属丝根数基本是线性关系,这和实验结论基本符合。 本文改进的磁流体动力学计算程序可以正确运行,计算结果能够表现出电爆炸的典型特征,可以给出电爆炸过程中金属丝的半径、温度、密度、热压、磁压等参数的时间-空间演化情况,给更进一步的研究工作提供参考。 在以上理论和数值模拟分析的基础上同时进行了研究金属丝电爆炸特性的大量实验,进行了不同直径(0.05mm、0.07mm)的三种金属丝(Al、Cu、Ag)在不同长度、不同根数、不同充电电压和储能电感、不同介质情况下的电爆炸实验。主要得到以下几个结论:(1)金属丝在爆炸点的比作用量只由金属材料本身的特性决定的,它与电路参数和金属丝的尺寸、结构、数量无关。(2)金属周围的灭弧介质对电爆炸会产生明显的影响。(3)在一定条件下,储能电感的增加可以提高峰值电压,但它同时会造成回路电流的降低,在要求高的功率水平的时候必须综合考虑这两方面的因素的综合作用。(4)金属丝参数(直径、长度、数量)对电爆炸有显著影响 通过对金属丝的电爆炸特性的理论和实验研究,得到了一些金属丝电爆炸的规律性的结果,这对金属丝电爆炸物理过程的认识、电爆炸断路开关的设计等有参考价值。