The exploding wires method for detonation of gaseous mixtures and nanopowders productione

The exploding wires method (EWM) is a technique that can be used to generate a detonation in a gaseous fuel mixture and to produce metal nanopowders. The energy delivered by the exploding wire is strongly dependent on its characteristics in terms of its diameter, length and material. Experimental part: During the first part of this work, laboratory experiments have been conducted in order to investigate how the wire properties and the applied voltages affect the wire explosion dynamics and its usage in the direct detonation of propane-oxygen gaseous mixtures. Another aspect under investigation is the correlation of these findings with the direct detonation of gaseous fuel bubbles, to be able to accurately determine the minimum energy required to generate a direct detonation. The last aim of this part has been to quantify, through the usage of a Rogowski coil, the amount of current circulating within the circuit during the wires explosions. Numerical part: The second part of this work consisted in the development of the electrical circuit model of the EWM, in order to predict the circuit behavior and to compare it with the experimental data. The obtained information has been used to carry out a preliminary design of the setup needed for the production of metal nanopowders.

Il metodo dei fili esplosivi è una tecnica che può essere usata per generare una detonazione di miscele gassose di propellente e per la produzione di nanopolveri metalliche. L’energia fornita dal filo esploso è fortemente dipendente dalle caratteristiche del filo in termini di diametro, lunghezza e materiale. Parte sperimentale: Durante la prima parte di questo lavoro sono stati condotti esperimenti di laboratorio allo scopo di investigare come le proprietà del filo e le tensioni elettriche ad esso applicate influiscano sulla sua dinamica di esplosione e sul suo utilizzo per la detonazione diretta di miscele gassose di propano-ossigeno. Un altro aspetto sotto indagine è stata la correlazione tra questi rilevamenti con la detonazione diretta di miscele di propellente, allo scopo di determinare accuratamente l’energia minima richiesta per generare tale detonazione. L’ultimo obiettivo di questa parte è stato quello di quantificare, attraverso l’utilizzo di una bobina di Rogowski, la quantità di corrente che circola all’interno del circuito durante le esplosioni dei fili. Parte numerica: La seconda parte di questo lavoro è consistita nello sviluppo di un modello di circuito elettrico del metodo dei fili esplosivi, per predire il comportamento del circuito e per confrontarlo con i risultati sperimentali. Le informazioni così ottenute sono state utilizzate per sviluppare un progetto preliminare dell’allestimento necessario per la produzione di nanopolveri metalliche.