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

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。

圖1 膜破裂前激波管內壓力分布

圖2 膜破裂後激波管內氣體狀態