CN107421712B - 一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置，其包括爆轰驱动段、过渡段、被驱动段、膜片和挡板；爆轰驱动段、过渡段、被驱动段依次连接；在爆轰驱动段、过渡段的连接处设置膜片；在过渡段、被驱动段的连接处设置挡板，挡板的上端与过渡段或被驱动段的管道相铰接；当爆轰驱动段形成的入射激波在冲破膜片后，掀起挡板，入射激波通过，向被驱动段传播；同时部分入射激波在挡板处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间；当入射激波通过挡板后，挡板在重力作用下重新闭合。本发明还提供一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的方法。本发明能有效减弱氢氧爆轰激波管稀疏波，增加用于实验研究的定常气流的存在时间。

Description

一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法，主要用于模拟***环境下冲击波的传播规律研究及冲击伤实验研究。

背景技术

氢氧爆轰激波管以瞬时爆轰释放的化学能为动力，其驱动能力远高于高压氢/氦气体驱动的激波管。为产生相同强度的入射激波，后者需要的驱动压力约为前者的数倍，因而氢氧爆轰驱动的设备更简单，气体消耗量更少，实验成本更低，详见姜宗林、李进平、赵伟、刘云峰、俞鸿儒的长试验时间爆轰驱动激波风洞技术研究，2012，05：824-831。

对于氢氧爆轰激波管，在被驱动段压力相同的条件下，为产生相同强度的入射激波，前向爆轰驱动所需的驱动段初始压力比反向爆轰驱动低一个数量级。但是前向爆轰产生的激波会被爆轰波后的Taylor稀疏波赶上，削弱强度，定常作用时间短，详见俞鸿儒的探索发展激波风洞爆轰驱动技术，2011，06：978-983。

为了减弱Taylor稀疏波的影响，增加可用于实验研究的定常气流的存在时间，可通过增加爆轰驱动段长度、扩大爆轰驱动段横截面积，详见俞鸿儒的氢氧燃烧及爆轰驱动激波管，1999(04)：389-396和俞鸿儒、李斌、陈宏的激波管氢氧爆轰驱动技术的发展进程，2005(03)：315-322。也可通过在膜片处***环形空腔，详见姜宗林的减弱爆轰风洞中的泰勒波的装置，中国专利：CN2663964，2004-12-15。还可采用双爆轰驱动方法，详见段陈宏、冯珩、俞鸿儒的用于激波管/风洞的双爆轰驱动段，2004，02：183-191。但是，增加爆轰驱动段长度，会相应的加大设备尺寸，产生用气量增加，实验成本提高的弊端；扩大爆轰驱动段横截面积，即采用比驱动段管径更小的被驱动段，考虑到冲击波致伤实验的需要，被驱动段后常常连接大直径的实验段，激波强度会在小直径被驱动段到大直径实验段的扩张段处大幅度衰减，不利于试验，影响试验结果；在膜片处***环形空腔及双爆轰驱动的方法，会使设备结构复杂，造价高。因此，我们迫切需要一种新的减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法，该装置结构简单，使用方便，该方法能有效减弱氢氧爆轰激波管稀疏波，增加可用于实验研究的定常气流的存在时间。

本发明所采用的技术方案是：

一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置，其包括爆轰驱动段、过渡段、被驱动段、膜片和挡板；所述爆轰驱动段、过渡段、被驱动段依次连接；在爆轰驱动段、过渡段的连接处设置膜片；在过渡段、被驱动段的连接处设置挡板，挡板的上端与过渡段或被驱动段的管道相铰接；当爆轰驱动段形成的入射激波在冲破膜片后，掀起挡板，入射激波通过，向被驱动段传播；同时部分入射激波在挡板处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间；当入射激波通过挡板后，挡板在重力作用下重新闭合。

按上述方案，爆轰驱动段、过渡段的内外管径均相同，被驱动段的内径比爆轰驱动段的内径大60～100mm；所述挡板安设在过渡段的管道上。该结构方便安设挡板，提高装置安装拆卸速度，从而提高试验效率。

按上述方案，挡板的上端与过渡段或被驱动段的管道通过轴相铰接，挡板可绕轴转动，实现掀开和闭合。

按上述方案，通过调节挡板的厚度，控制通过的入射激波的强度。

本发明还提供一种采用上述减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置进行减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的方法，其包括如下步骤：

通过爆轰驱动段形成入射激波；入射激波冲破膜片后，将安装在过渡段尾端的挡板掀起，向被驱动段传播；同时，部分入射激波在挡板处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间；

当入射激波通过挡板后，挡板在重力作用下重新闭合。

本发明当有益效果在于：

仅由爆轰驱动段、过渡段、被驱动段、膜片、挡板就能有效减弱氢氧爆轰激波管稀疏波，增加可用于实验研究的定常气流的存在时间，结构非常简单，操作非常方便，实验成本低，效率高；

无需增加爆轰驱动段长度，不会加大设备尺寸，也不会使用气量增加；

本发明利用铰接的挡板反射的激波，与在驱动段端面处反射产生的稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间，即增加实验时间。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置沿管道长度方向上的视图；

图2为减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置沿管道直径方向上的视图；

其中：1、爆轰驱动段，2、膜片，3、过渡段，4、挡板，5、被驱动段。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置，其包括爆轰驱动段1、过渡段3、被驱动段5、膜片2和挡板4，爆轰驱动段1、过渡段3的内、外管径均相同，被驱动段5的内径比爆轰驱动段1、过渡段3的内径大60～100mm(即铰接结构的安装空间为30～50mm)；爆轰驱动段1、过渡段3、被驱动段5依次连接；在爆轰驱动段1、过渡段3的连接处设置膜片2；在过渡段3、被驱动段5的法兰连接处设置挡板4，挡板4的上端与过渡段的管道相铰接；当爆轰驱动段1形成的入射激波(爆轰波)在冲破膜片2后，掀起挡板4，入射激波(爆轰波)通过挡板4，向被驱动段5传播；同时部分入射激波(爆轰波)在挡板4处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波(爆轰波)的衰减作用，从而延长入射激波(爆轰波)的定常流动时间；当入射激波(爆轰波)通过挡板4后，挡板4在重力作用下重新闭合。

本发明中，可通过调节挡板4的厚度来控制通过的入射激波的强度。

本发明中，可在爆轰驱动段1下设置滑轨支撑，以用于拆卸和更换膜片。为方便安装，过渡段3的长度为其直径的2～3倍。

本发明还提供一种采用上述减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置进行减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的方法，其包括如下步骤：

通过爆轰驱动段形成入射激波；入射激波冲破膜片后，将安装在过渡段尾端的挡板掀起，向被驱动段传播；同时，部分入射激波在挡板处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间；

当入射激波通过挡板后，挡板在重力作用下重新闭合，在爆轰驱动段端面处发生反射产生的稀疏波强度不足以掀起挡板，同时由于反射激波的干扰，反射稀疏波对入射激波的衰减作用将减弱。

采用本发明后，Taylor稀疏波虽然没有完全消除，但是其对入射激波的衰减作用已降至实验可接受程度，实验气流的定常驱动时间比未安装挡板时有大幅度的提高。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置，其特征在于：包括爆轰驱动段、过渡段、被驱动段、膜片和挡板；所述爆轰驱动段、过渡段、被驱动段依次连接；在爆轰驱动段、过渡段的连接处设置膜片；在过渡段、被驱动段的连接处设置挡板，挡板的上端与过渡段或被驱动段的管道相铰接；当爆轰驱动段形成的入射激波在冲破膜片后，掀起挡板，入射激波通过，向被驱动段传播；同时部分入射激波在挡板处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间；当入射激波通过挡板后，挡板在重力作用下重新闭合。

2. 根据权利要求 1 所述的减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置，其特征在于：爆轰驱动段、过渡段的内外管径均相同，被驱动段的内径比爆轰驱动段的内径大 60～100mm。

3. 一种采用权利要求 1-2任一所述的减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置进行减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的方法，其特征在于包括如下步骤：

通过爆轰驱动段形成入射激波；入射激波冲破膜片后，将安装在过渡段尾端的挡板掀起，向被驱动段传播；同时，部分入射激波在挡板处发生反射，与稀疏波相干扰，减弱稀疏波对入射激波的衰减作用，从而延长入射激波的定常流动时间；

当入射激波通过挡板后，挡板在重力作用下重新闭合。