ショックチューブとは？

衝撃波管は、気相燃焼反応と空力的流れを研究するために使用される機器です。 最も単純な例では、ショックチューブは、高圧ガスと低圧ガスを分離するダイヤフラム、半柔軟性バリアを備えた金属チューブです。 実験を開始するために、ダイアフラムが破裂し、衝撃波が低圧ガスを通過します。

ショックチューブを使用した実験では、高圧ガスはドライバーガスと呼ばれ、低圧ガスは駆動ガスです。 ガスは同じ化学組成のものである必要はありません。 ガスは、ダイヤフラムの各側のチューブに出入りして、各側で所望の圧力に達するまで送られます。 ショックチューブを使用して実験を開始するには、ブレードが取り付けられたプランジャーを使用してダイアフラムを破りますが、必要なメカニズムは複雑です。 多くの実験では、チューブ内で特定の圧力に達すると破裂するように設計された刻み目付きダイアフラムを使用するか、ドライバーで可燃性ガスを使用してダイアフラムを破裂させます。

チューブのダイヤフラムが破裂すると、衝撃波、急激な伝播外乱が駆動ガスに移動します。 駆動ガスの温度と圧力も上昇し、衝撃波は衝撃波の方向に空気力学的流れを誘導しますが、速度または速度は低くなります。 希薄波または膨張ファンと呼ばれる圧力の伝播する低下は、ドライバーガスに戻ります。 ドライバーガスと駆動ガスの境界である接触面は、衝撃波の境界を定義する衝撃波面のすぐ後ろの駆動ガスに移動します。

衝撃波がチューブの端に達すると、衝撃波が反射されてドライバーガスに戻り、温度、圧力、密度がさらに大きくなります。 ダンプタンクを使用して反射衝撃波を吸収すると、この反応を防ぐことができます。 衝撃波が作成された後、衝撃管内のガスを抜き取り、高圧と高温の影響を観察するために研究します。 衝撃波管を使用して、ダイアフラムが破裂する前に管に挿入される固体粒子に対する燃焼の影響を調べることもできます。

衝撃波管は、衝撃波の背後の駆動ガスの空気力学的流れを調べるためにも使用できます。 燃焼は非常に速く起こります。 その結果、空気力学的流れを観察する時間は通常数ミリ秒に制限されます。