[發明專利]一種爆轟驅動激波風洞的雙向爆轟驅動方法

有效

• 申請號: 202010572496.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111693247B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 胡宗民;韓桂來;韓子健;彭俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;B64F5/60
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種爆轟驅動激波風洞的雙向爆轟驅動方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟100，將激波風洞的兩端分別設為中焓試驗艙和高焓試驗艙，中間的連接管道由中焓試驗艙向高焓試驗艙方向，依次利用膜片間隔密封形成氣艙A、爆轟艙、氣艙B和加速艙；

步驟200，在氣艙A、氣艙B和加速艙內分別充入指定的試驗氣體，向爆轟艙內充入可燃氣體；并在中焓試驗艙和高焓試驗艙內分別布置相應的試驗體；

步驟300，點燃爆轟艙內的可燃氣體，形成的高溫高壓爆轟燃燒產物向右沖破膜片后進入氣艙A，形成右行入射激波，氣艙A內的試驗氣體經過激波壓縮加熱后形成中焓氣體，并進入中焓試驗艙后施加至試驗體上；

向左沖破膜片后進入氣艙B，形成左行入射激波，氣艙B內的試驗氣體經過激波加熱加速后，再沖破左側的膜片后進入加速艙，形成第二道左行入射激波，試驗氣體經過第二道左行入射激波的非定常膨脹加速后，形成高焓氣體進入高焓試驗艙內并施加至試驗體上；

步驟400，控制中焓氣體到達中焓試驗艙的速度或者到達氣艙A末端的溫度，及高焓氣體到達高焓試驗艙時的速度，即可通過一次爆轟波同時完成中焓和高焓兩種試驗；

中焓氣體進入中焓試驗艙時的溫度T₅計算方式如下：

其中，T₁和γ₁代表所述氣艙A中試驗氣體初始充填狀態下的已知溫度和比熱比，M_s是入射激波運動馬赫數，P₂為可燃氣體進入氣艙A后位于入射激波后的區域壓力，P₅為中焓氣體進入中焓試驗艙時的壓力；T₁和T₂分別為氣艙A和爆轟艙的初始溫度。

2.根據權利要求1所述的雙向爆轟驅動方法，其特征在于，

所述中焓氣體的焓值取值范圍為4.5～12.5MJ/kg，對應試驗氣流的速度范圍為3000～5000m/s；所述高焓氣體的焓值的取值范圍為12.5～50MJ/kg，對應氣流速度范圍為5000～10000m/s。

3.根據權利要求1所述的雙向爆轟驅動方法，其特征在于，

所述中焓氣體達到中焓試驗艙的試驗有效時間△t₁的最大值取決于反射激波進入氣艙A時的界面縫合條件，可燃氣體產生的膨脹波的波尾到達時間，界面縫合條件的計算公式如下：

其中，變量a₁和γ₁代表所述氣艙A內試驗氣體的聲速和比熱比，a₄和γ₄代表爆轟艙中可燃氣體爆轟產物的聲速和比熱比，M_s代表入射激波的運動馬赫數。

4.根據權利要求3所述的雙向爆轟驅動方法，其特征在于，

所述爆轟艙的聲速a₄計算過程為：首先確定可燃氣體的組分及各組分的百分比，然后通過一維爆轟反應流動數值方法計算出各組分數量與聲速a₄的關系，即可得到聲速a₄。

5.根據權利要求4所述的雙向爆轟驅動方法，其特征在于，

所述爆轟艙內初始可燃氣體的壓力P_4i由可燃氣體點燃后的壓力P₄計算得到，壓力P₄的計算公式如下：

然后根據P₄，通過一維爆轟反應流動數值方法即可反演計算出壓力P_4i值，P₁為內部實驗氣體的初始壓強。

6.根據權利要求5所述的雙向爆轟驅動方法，其特征在于，

高焓氣體到達高焓試驗艙的試驗有效時間△t₂的計算過程如下：

其中，V_SCS為可燃氣體爆轟產物推動下的氣艙B中的試驗氣體進入加速艙時的速度，V_SEW為左行入射激波進入加速艙后的第二道非定常膨脹波波尾傳播速度，L為高焓試驗艙到氣艙B和加速艙之間膜片的距離。