CN110763421A - 一种双活塞式激波管 - Google Patents

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朱海东
张明元
陈曦
刘鹏
杨凯迪
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Abstract

本发明公开了一种双活塞式激波管，包括依次连接的实验段、低压段和高压段；高压段包括高压缸和真空缸，高压缸内设有抗高压管，真空缸内设有抗低压管，抗低压管的一端与抗高压管的一端连通，抗低压管的另一端设有电磁阀，抗低压管还与真空缸外的气体驱动缸连接，真空缸的内腔还与气泵连接；抗高压管的另一端设有主活塞，抗高压管的内腔还设有副活塞将抗高压管内腔隔成第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体通过管道连通，第二腔体设有通孔与高压缸内腔连通，第二腔体还与真空缸内腔连通；高压缸与低压段连接一端的内壁上设有受撞击块，受撞击块与主活塞相对，高压缸内腔还与高压气压表连接。该激波管产生的激波纯净，冷却时间短，实验效率高。

Description

一种双活塞式激波管
技术领域
本发明涉及空气动力学或流体力学技术领域，具体是一种双活塞式激波管。
背景技术
气体激波是超音速气流中一个重要的物理现象，激波管为产生激波的实验装置，它是通过使其高压段和低压段形成的压力差而产生激波，国内外大多采用破膜式激波管来产生激波，如单膜破膜、双膜结构、针刺破膜等类型的激波管，虽然此类激波管可产生的入射激波马赫数范围较广，但在此类激波管产生激波破膜的过程中会产生破膜碎片来干扰流场，且每次做完实验均需更换膜片，实验效率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种双活塞式激波管，该激波管可产生较纯净的激波，且冷却时间较短，实验效率更高。
实现本发明目的的技术方案是：
一种双活塞式激波管，包括从左至右依次连接的实验段、低压段和高压段；
所述高压段包括高压缸和真空缸，高压缸内设有抗高压管，真空缸内设有抗低压管，抗低压管的一端与抗高压管的一端连通，抗低压管的另一端设有电磁阀，抗低压管还通过管道与真空缸外的第一气体驱动缸连接，抗低压管与真空缸外的第一气体驱动缸连接的管道上设有第一阀门，真空缸的内腔还通过管道与第一气泵连接，真空缸的内腔与第一气泵连接的管道上设第二阀门；所述抗高压管的另一端设有主活塞，抗高压管的内腔还设有副活塞将抗高压管内腔隔成第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体通过管道连通，第二腔体设有通孔与高压缸内腔连通，第二腔体还通过管道与真空缸内腔连通；高压缸与低压段连接一端的内壁上设有受撞击块，受撞击块与主活塞相对，高压缸内腔还通过第三阀门与高压气压表连接；
所述低压段的一端与高压缸连接，另一端与实验段连接，低压段的内腔分别通过管道与第二气体驱动缸、低压气压表和废气缸连接，低压段与第二气体驱动缸、低压气压表连接的管道上分别设有第四阀门、第五阀门，废气缸还与抽气泵连接，废气缸与抽气泵连接的管道上设有第六阀门。
所述的主活塞、副活塞，可在第二腔体内轴向运动。
所述的主活塞和副活塞，采用尼龙材质制成。
所述电磁阀，为常开电磁阀，便于真空缸在处于真空状态时进行扇热。
所述的实验段，设有透视窗口，用于对产生的激波进行观察，进行测量与研究。
所述的高压缸和真空缸通过法兰连接。
有益效果：本发明提供的一种双活塞式激波管，该激波管可产生较纯净的激波，且冷却时间较短，实验效率更高，电磁阀为常开电磁阀，有利于真空缸在真空状态时扇热；在活塞的选择上，主活塞和副活塞均使用尼龙材质，尼龙在质量轻于金属的同时也可以保证活塞的高强度，能够长时间承受负荷，且具有良好的回弹性，保持韧性，抵抗反复冲击；受撞击块固定在高压缸内壁上，减少活塞快速移动对缸的冲击，增加激波管的使用寿命。
附图说明
图1为一种双活塞式激波管充气状态下的结构示意图；
图2为一种双活塞式激波管放气状态下的结构示意图；
图中：1.实验段 2.透视窗口 3.低压段 4.第二气体驱动缸 5.第四阀门 6.第三阀门 7.高压气压表 8.被撞击块 9.高压缸 10.副活塞 11.真空缸 12.常开电磁阀13.第二阀门 14.第一气泵 15.第一气体驱动缸 16.第一阀门 17.抗低压管 18.抗高压管 19.第一腔体 20.第二腔体 21.通孔 22.主活塞 23.第六阀门 24.第二气泵 25.低压气压表 26.第五阀门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，一种双活塞式激波管，包括从左至右依次连接的实验段1、低压段3和高压段；
所述高压段包括高压缸9和真空缸11，高压缸9内设有抗高压管18，真空缸11内设有抗低压管17，抗低压管17的一端与抗高压管18的一端连通，抗低压管17的另一端设有电磁阀12，抗低压管17还通过管道与真空缸外的第一气体驱动缸15连接，抗低压管17与真空缸11外第一气体驱动缸15连接的管道上设有第一阀门16，真空缸11的内腔还通过管道与第一气泵14连接，真空缸11的内腔与第一气泵14连接的管道上设第二阀门13；所述抗高压管18的另一端设有主活塞22，抗高压管18的内腔还设有副活塞10将抗高压管18内腔隔成第一腔体19和第二腔体20，第一腔体19和第二腔体20通过管道连通，第二腔体19设有通孔21与高压缸9内腔连通，第二腔体20还通过管道与真空缸11内腔连通；高压缸9与低压段3连接一端的内壁上设有受撞击块8，受撞击块8与主活塞22相对，高压缸9内腔还通过第三阀门6与高压气压表7连接；
所述低压段3的一端与高压缸9连接，另一端与实验段1连接，低压段3的内腔分别通过管道与第二气体驱动缸4、低压气压表25和废气缸24连接，低压段3与第二气体驱动缸4、低压气压表25连接的管道上分别设有第四阀门、第五阀门，废气缸还与抽气泵连接，废气缸与抽气泵连接的管道上设有第六阀门。
所述的主活塞22、副活塞10，可在第二腔体20内轴向运动。
所述的主活塞22和副活塞8，采用尼龙材质制成。
所述电磁阀12，为常开电磁阀，便于真空缸11在处于真空状态时进行扇热。
所述的实验段1，设有透视窗口2，用于对产生的激波进行观察，进行测量与研究。
该激波管的工作过程为：
首先确定所需的激波马赫数，然后确定高压段与低压段3所需的预定压力。当激波管工作时，首先应给高压段加压，驱动第一气体驱动缸15内的气体依次通过第一阀门16、抗低压管17、抗高压管18进入高压缸9内腔，此时常开电磁阀16通电，阀口闭合，同时闭合第六阀门23,当气体进入抗高压管18的第一腔体时，主活塞22和副活塞10因为气体压力均会向左移动，主活塞22到达最左端时，主活塞22碰撞受撞击块从而阻断高压段与低压段3气体流通，副活塞10向左运动便会打开连接第一腔体19和第二腔体20管道上的阀门，进而将第一腔体19和第二腔体20连通，从而使驱动气体从第二腔体20上的通孔21进入高压缸9的内腔，打开第三阀门6，观察高压压力表7，当到达预定压力时，关闭第一阀门16。
随后，打开第四阀门5，驱动第二气体驱动缸4内的气体通入低压段3内，打开第五阀门26，观察低压压力表25，当到达预定压力时，关闭第五阀门26。此时产生激波之前的准备工作完成；
最后，打开第二阀门，连接启动第一气泵14，对真空缸11进行抽气，当真空缸11内腔达到真空状态时，使常开电磁阀12断电，阀口打开，由于气压力作用，主活塞22、副活塞10均向右快速移动，此时，第二腔体20内的高压气体通过管道排入真空缸11中，高压缸与9低压段3便连通，高压缸9内气体便会涌入低压段3，低压段3内产生压缩波，进而产生激波，当激波到达实验段1时，通过透视窗口2对激波进行观察、测量与研究。
实验结束后，打开第六阀门23，启动第二气泵24，排空激波管内废气，最后关闭第六阀门23与第二气泵24，以便进行下一次实验。

Claims (6)

1.一种双活塞式激波管，其特征在于，包括从左至右依次连接的实验段、低压段和高压段；
所述高压段包括高压缸和真空缸，高压缸内设有抗高压管，真空缸内设有抗低压管，抗低压管的一端与抗高压管的一端连通，抗低压管的另一端设有电磁阀，抗低压管还通过管道与真空缸外的第一气体驱动缸连接，抗低压管与真空缸外的第一气体驱动缸连接的管道上设有第一阀门，真空缸的内腔还通过管道与第一气泵连接，真空缸的内腔与第一气泵连接的管道上设第二阀门；所述抗高压管的另一端设有主活塞，抗高压管的内腔还设有副活塞将抗高压管内腔隔成第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体通过管道连通，第二腔体设有通孔与高压缸内腔连通，第二腔体还通过管道与真空缸内腔连通；高压缸与低压段连接一端的内壁上设有受撞击块，受撞击块与主活塞相对，高压缸内腔还通过第三阀门与高压气压表连接；
所述低压段的一端与高压缸连接，另一端与实验段连接，低压段的内腔分别通过管道与第二气体驱动缸、低压气压表和废气缸连接，低压段与第二气体驱动缸、低压气压表连接的管道上分别设有第四阀门、第五阀门，废气缸还与抽气泵连接，废气缸与抽气泵连接的管道上设有第六阀门。
2.根据权利要求1所述的一种双活塞式激波管，其特征在于，所述的主活塞、副活塞，可在第二腔体内轴向运动。
3.根据权利要求1所述的一种双活塞式激波管，其特征在于，所述的主活塞和副活塞，采用尼龙材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种双活塞式激波管，其特征在于，所述电磁阀，为常开电磁阀。
5.根据权利要求1所述的一种双活塞式激波管，其特征在于，所述的实验段，设有透视窗口。
6.根据权利要求1所述的一种双活塞式激波管，其特征在于，所述的高压缸和真空缸通过法兰连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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