[發明專利]重頻氣體激波產生方法與裝置

在審

• 申請號: 201810020602.1
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN110017314A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 張慶龍;孫玉杰;張鐸騰
• 申請（專利權）人: 石家莊市雷神節能環保設備有限公司
• 主分類號: F15D1/00
• 分類號: F15D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種重頻氣體激波產生方法與裝置，方法為：斬波調制穩定壓力氣體，生成馬赫數為1的周期性氣體脈沖，并在一定時間、空間、距離內不間斷加速壓縮低壓力及低密度逆向氣流，產生壓縮波系并疊加生成沿周期性氣體脈沖方向運動的重頻激波。據此方法，本發明裝置由氣體脈沖產生裝置、進氣口、出氣口、聯接法蘭、擴張噴管、壓力調節閥門、聯動閥門和逆向氣流輸送管組成。所述方法簡單易行，裝置操作方便、安全性高、適用性強，所產生的氣體運動激波具有一定的重復頻率，品質優異，且在氣源充足條件下可長時間穩定維持。

技術領域：

本發明涉及流體力學技術領域，具體涉及一種重頻氣體激波產生方法與裝置。

背景技術：

在現有技術中，用于產生氣體運動激波的主要技術方法有：破膜法、爆燃法以及活塞法。

其中，破膜法分為被動式破膜和主動式破膜兩類，均是利用分隔于高低壓氣體艙室間的膜片瞬時破裂，高壓氣體快速膨脹，從而產生向低壓氣體區運動的激波。被動式破膜雖結構簡單，但依賴于高低壓氣體艙室間的壓力差達到一定的破膜壓力方可工作，其穩定性和可控性較差；主動式破膜提高了可控性，但結構相對復雜、操作繁瑣。此外，由于膜片為單次消耗性用品，大大降低其適用性，通常僅用于實驗室試驗。即使采用快速閥裝置代替膜片加以改進后，由于快速閥裝置的開門速度難以達到破膜效果，從而產生高可用強度的激波也較為困難。

爆燃法主要采用可燃氣體與助燃氣體混合爆轟燃燒后的高壓氣體經沖擊管而產生激波。這種方法雖可以產生可用強度的激波，但由于激波產生過程中伴隨著可燃氣體劇烈的爆燃化學反應，使用維護安全性較差，適用性受限，通常僅可用于低溫且不禁明火的環境。同時，該方法需燃氣預混，會對爆燃過程和激波產生形成一定的影響，也難以產生可長時間維持的重頻激波。

活塞法是利用活塞或活塞組在儲氣長管中加速運動，從而壓縮長管內空氣形成激波。該方法囿于活塞或活塞組也難以加速至較高速度，產生的激波可用強度較低，適用性較差，一般也僅限于實驗室使用。

發明內容：

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種重頻氣體激波產生方法與裝置，能夠簡單易行地產生具有一定重復頻率、可用強度高、可長時間維持的氣體運動激波。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種重頻氣體激波產生方法，包括以下步驟：

S1.斬波調制穩定壓力氣體，生成氣流馬赫數為1的周期性氣體脈沖，并在一定時間、空間、距離內不間斷加速為超音速周期性氣體脈沖。

S2.向周期性氣體脈沖超音速加速段內同步注入相對低壓力及低密度逆向氣流。

S3.在超音速加速段內，周期性氣體脈沖持續壓縮相對低壓力及低密度逆向氣流，產生壓縮波系并疊加生成沿周期性氣體脈沖方向運動的重頻激波。

所述S1步驟中，穩定壓力氣源斬波調制頻率根據最終生成激波的重復頻率確定。

所述S2步驟中，逆向氣流的注入與所述S1步驟中周期性氣體脈沖的輸出保持同步，且逆向氣流的氣體壓力及密度小于注入空間內的超音速周期性氣體脈沖的氣體壓力及密度。

一種重頻氣體激波產生裝置，包括：氣體脈沖產生裝置、進氣口、出氣口、聯接法蘭、擴張噴管、壓力調節閥門、聯動閥門和逆向氣流輸送管。氣體脈沖產生裝置斬波調制經進氣口輸送的穩定壓力氣體，產生周期性氣體脈沖經出氣口射出；出氣口與擴張噴管入口由聯接法蘭連接；擴張噴管入口后布置帶有壓力調節閥門及聯動閥門的逆向氣流輸送管；氣體脈沖產生裝置與聯動閥門聯動工作，逆向氣流注入時間與周期性氣體脈沖經出氣口射出時間同步；周期性氣體脈沖加速壓縮逆向氣流產生周期性壓縮波系，沿氣體脈沖運動方向傳播并疊加生成具有一定重復頻率的激波。

所述氣體脈沖產生裝置由電磁閥或周期性啟閉機構實現。