An experimental and numerical study of the nanosecond electrical explosion dynamics of bare and dielectric coated metallic wires in vacuum is reported. A table top Z-pinch generator down-tuned to generate a peak current of 40 kA with a rise time of 60 ns is implemented for the experiments in the skin effect mode. Optical probing diagnostics as well as multiphysics–multiphase simulations are used to study the spatiotemporal dynamics of the exploded wire from the solid to the plasma phase. The results show that the inclusion of the dielectric coating mitigates the electro–thermo–mechanical instability growth developed prior to plasma formation, which results in a subsequent reduced magnetohydrodynamic instability growth in the plasma phase. The study offers valuable insights into the understanding of the seeding mechanisms for the generation of plasma instabilities and the efforts for their growth rate suppression.
金属ワイヤのナノ秒電気爆発の実験的および数値的研究について報告する。表皮効果モードでの実験のために、立ち上がり時間60 ns、ピーク電流40 kAを生成するように調整されたテーブルトップZピンチ発生装置を実装した。固体からプラズマ相へのワイヤ爆発の時空間ダイナミクスを研究するために、光学プローブ診断および多物理・多相シミュレーションを用いた。結果は、誘電体コーティングの包含が、プラズマ形成前に発生する電気熱機械的不安定性の成長を緩和し、その結果、プラズマ相における磁気流体力学的不安定性の成長が低減されることを示している。この研究は、プラズマ不安定性の発生のシーディングメカニズムと、その成長率抑制の取り組みに関する理解に貴重な洞察を提供する。