Qu'est-ce qu'un tube de choc?
Un tube à choc est un instrument utilisé pour étudier les réactions de combustion en phase gazeuse et le flux aérodynamique. Le tube de choc est, dans sa forme la plus simple, un tube métallique avec un diaphragme, une barrière semi-flexible séparant un gaz haute pression d'un gaz basse pression. Pour commencer une expérience, le diaphragme est rompu, ce qui provoque la propagation d’une onde de choc dans le gaz basse pression.
Dans les expériences utilisant un tube à choc, le gaz haute pression est appelé gaz d’alimentation, tandis que le gaz basse pression est le gaz entraîné. Les gaz ne doivent pas nécessairement être de la même composition chimique. Les gaz sont pompés dans ou hors du tube de chaque côté de la membrane jusqu'à ce que la pression souhaitée soit atteinte de chaque côté. Pour commencer une expérience avec un tube à choc, le diaphragme peut être rompu à l'aide d'un plongeur auquel est fixée une lame, bien que le mécanisme requis soit complexe. De nombreuses expériences utilisent un diaphragme sécable, conçu pour se rompre lorsqu'une certaine pression est atteinte à l'intérieur du tube, ou utilisent des gaz combustibles dans le pilote pour faire éclater le diaphragme.
Lorsque le diaphragme d'un tube est rompu, une onde de choc, une perturbation brusque et propagatrice, se propage dans le gaz entraîné. La température et la pression du gaz entraîné augmentent également, et l'onde de choc induit un écoulement aérodynamique dans la direction de l'onde de choc, mais à une vitesse ou une vitesse inférieure. Une diminution de la pression qui se propage, appelée onde de raréfaction ou ventilateur de détente, revient dans le gaz de commande. La surface de contact, la limite entre le gaz conducteur et le gaz entraîné, pénètre dans le gaz entraîné, juste derrière le front de choc, définissant la frontière de l'onde de choc.
Lorsque l'onde de choc atteint l'extrémité d'un tube, elle est réfléchie et retourne dans le gaz moteur, ce qui provoque une augmentation encore plus importante de la température, de la pression et de la densité. L'utilisation d'un réservoir de décharge pour absorber l'onde de choc réfléchie peut empêcher cette réaction. Après la création de l'onde de choc, le gaz dans le tube de choc est retiré et étudié pour observer les effets des pressions et températures élevées. Un tube de choc peut également être utilisé pour étudier les effets de la combustion sur les particules solides, qui sont introduites dans le tube avant la rupture du diaphragme.
Un tube de choc peut également être utilisé pour étudier le flux aérodynamique du gaz entraîné derrière l'onde de choc. La combustion se produit très rapidement. En conséquence, le temps nécessaire pour observer le flux aérodynamique est limité, généralement quelques millisecondes.