激波管

產生激波和利用激波壓縮實驗氣體,以模擬所要求工作條件的一種裝置。

基本介紹

  • 中文名:激波管
  • 外文名:shock tube
發展歷史,工作原理,

發展歷史

19世紀末,法國化學家P.維埃耶為研究礦井中的爆炸,製成第一根激波管,並成功地做了實驗。1946年,美國的W.布利克尼在研究報告中首先使用“激波管”這個名稱。激波管早期主要套用於燃燒、爆炸和非定常波運動的研究以及壓力感測器的標定等。1950年以來,由於研製洲際飛彈和核武器的需要,激波管得到了蓬勃發展。激波管結構簡單,使用方便而且價格低廉,能提供範圍寬廣的實驗參量,因此得到廣泛的套用。例如,在空氣動力學、氣體物理學、化學動力學和航空聲學的研究中都廣泛地使用激波管。近來,激波管又開始在氣體雷射、環境科學和能源科學的研究中發揮作用。為滿足飛彈、核武器等的發展需要,研製出了多種多樣的激波管,並產生了諸如激波風洞(見風洞)等多種新型實驗裝置。

工作原理

它通常是一根兩端封閉的柱形長管,中間用一膜片隔成兩段(圖1中的D區和A區),分別充以滿足模擬要求的高壓驅動氣體和低壓被驅動(實驗)氣體。膜片破裂後,高壓氣體膨脹,產生向右端低壓氣體中快速運動的激波,並產生向左端傳播的膨脹波。圖2的B區中為激波後的氣體狀態,C區中為膨脹波後的氣體狀態,B、C兩區的交界面稱為中間面。激波的壓縮作用,會使實驗氣體的參量有相應的變化,例如壓強p和溫度T有較大的提高(壓強和溫度的分布見圖2上部),從而得到符合模擬要求的工作條件。由於激波運動相當迅速,經激波壓縮後的實驗氣體參量只能在短暫時間(通常是毫秒級到微秒級)內保持不變,相應的流動也只在短暫時間內保持定常。用激波管獲得的氣體流動,可用於不同目的的空氣動力學試驗研究。
激波管
圖1 膜破裂前激波管內壓力分布
激波管
圖2 膜破裂後激波管內氣體狀態

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