更新时间:2024-06-13 16:00
产生激波和利用激波压缩实验气体,以模拟所要求工作条件的一种装置。
19世纪末,法国化学家P.维埃耶为研究矿井中的爆炸,制成第一根激波管,并成功地做了实验。1946年,美国的W.布利克尼在研究报告中首先使用“激波管”这个名称。激波管早期主要应用于燃烧、爆炸和非定常波运动的研究以及压力传感器的标定等。1950年以来,由于研制洲际导弹和核武器的需要,激波管得到了蓬勃发展。激波管结构简单,使用方便而且价格低廉,能提供范围宽广的实验参量,因此得到广泛的应用。例如,在空气动力学、气体物理学、化学动力学和航空声学的研究中都广泛地使用激波管。近来,激波管又开始在气体激光、环境科学和能源科学的研究中发挥作用。为满足导弹、核武器等的发展需要,研制出了多种多样的激波管,并产生了诸如激波风洞(见风洞)等多种新型实验装置。
它通常是一根两端封闭的柱形长管,中间用一膜片隔成两段(图1中的D区和A区),分别充以满足模拟要求的高压驱动气体和低压被驱动(实验)气体。膜片破裂后,高压气体膨胀,产生向右端低压气体中快速运动的激波,并产生向左端传播的膨胀波。图2的B区中为激波后的气体状态,C区中为膨胀波后的气体状态,B、C两区的交界面称为中间面。激波的压缩作用,会使实验气体的参量有相应的变化,例如压强p和温度T有较大的提高(压强和温度的分布见图2上部),从而得到符合模拟要求的工作条件。由于激波运动相当迅速,经激波压缩后的实验气体参量只能在短暂时间(通常是毫秒级到微秒级)内保持不变,相应的流动也只在短暂时间内保持定常。用激波管获得的气体流动,可用于不同目的的空气动力学试验研究。
图1 膜破裂前激波管内压力分布
图2 膜破裂后激波管内气体状态