[發(fā)明專利]一種減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711092298.3
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107976294B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 何松;李乾;馬力;孫國翔;陳先鋒
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明公開了一種減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的裝置，其包括依次連接的驅動段、過渡段和被驅動段；在驅動段和過渡段之間設有膜片；在過渡段與被驅動段之間設有擋板機構；所述擋板機構包括對稱設置的2個半圓形擋板，2個半圓形擋板均與過渡段的管道鉸接，且2個半圓形擋板通過閉門器自動關閉，2個半圓形擋板上均裝有磁鐵。本發(fā)明還提供一種減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的方法。本發(fā)明能通過降低Taylor稀疏波對入射激波的衰減作用，延長入射激波的定常流動時間，達到實驗可接受程度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的裝置及方法，主要用于研究沖擊波超壓致傷機理以及超壓作用下的氣體流場行為。

背景技術

激波管是用以模擬動物沖擊傷的常用沖擊波發(fā)生裝置。常用驅動方式有加熱輕氣體驅動、自由活塞驅動和氫氧爆轟驅動三種。采用前兩種驅動方式存在設備尺寸大、造價高的弊端，因而其操作困難、運行成本高，而且實驗氣流定常性差、有效試驗時間短。此外，由于采用氫氣、氦氣作為驅動氣體，在其儲存、轉運、加熱等過程存在極大的安全隱患。氫氧爆轟驅動直接并有效利用瞬時爆轟釋放的化學能，對附屬設備的要求低于上述兩種方法。

氫氧爆轟驅動方式根據(jù)點火位置和爆轟波傳播方向的不同可分為前向爆轟驅動和反向爆轟驅動兩種。其中前向爆轟驅動方式的驅動氣體為爆轟波陣面后的高溫高壓氣體，動能巨大，因而驅動能力較反向爆轟強。實驗表明，前向爆轟驅動僅需要反向爆轟驅動十分之一的驅動段初始壓力即可產生與之相同強度的入射激波。

前向爆轟驅動在實際應用時面臨最大的問題是爆轟波后的Taylor稀疏波會在實驗段追趕上入射激波，導致入射激波強度和實驗時間大幅度降低。為減弱該不利影響，可采用增加爆轟驅動段長度、采用突然變徑（直徑減小）的被驅動段、增加擴容腔等方法。增加爆轟驅動段長度和插入擴容腔，會致使設備尺寸加長，結構變復雜，不利于實驗操作，而且會增加每次實驗的氣體消耗，導致實驗成本上升。考慮到沖擊傷的動物實驗需要，小直徑被驅動段后必須與大直徑的實驗艙相連，兩者直徑相差太大必然導致變徑處激波強度的大幅度衰減，甚至不能滿足實驗需要的強度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的裝置及方法，該裝置和方法能減弱Taylor稀疏波影響。

本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的裝置，其包括依次連接的驅動段、過渡段和被驅動段；在驅動段和過渡段之間設有膜片；在過渡段與被驅動段之間設有擋板機構；所述擋板機構包括對稱設置的2個半圓形擋板（半圓形風門式擋板），2個半圓形擋板均與過渡段的管道鉸接，且2個半圓形擋板通過閉門器自動關閉，2個半圓形擋板上均裝有磁鐵。當驅動段形成的入射激波在沖破膜片后，打開半圓形擋板，入射激波向被驅動段傳播；同時部分入射激波在半圓形擋板處發(fā)生反射，減弱稀疏波對入射激波的衰減作用，從而延長入射激波的定常流動時間；當入射激波通過半圓形擋板后，半圓形擋板在閉門器作用下重新閉合，半圓形擋板在磁鐵的作用下回到初始位置。

按上述方案，所述過渡段的長度為0.3～0.5m，以便于安裝。

按上述方案，驅動段、過渡段、被驅動段通過法蘭盤連接，以方便連接及使整個結構更穩(wěn)定。

按上述方案，驅動段與過渡段的內徑、外徑相同，被驅動段的內徑大于過渡段的內徑，以方便擋板機構的安裝。

本發(fā)明還提供一種采用上述減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的裝置進行減弱氫氧爆轟激波管稀疏波的方法，具體為：

入射激波形成后依次通過膜片、過渡段后，將半圓形擋板打開，入射激波向被驅動段傳播；同時，部分入射激波在半圓形擋板處發(fā)生反射，這一部分反射激波可用以干擾其后的稀疏波，從而減弱稀疏波對入射激波的衰減作用；

當入射激波通過半圓形擋板后，半圓形擋板在閉門器作用下重新閉合，并通過磁鐵使半圓形擋板回到初始位置。