Wat is een schokbuis?

Een schokbuis is een instrument dat wordt gebruikt om verbrandingsreacties in de gasfase en aerodynamische stroming te bestuderen. Op zijn eenvoudigst is een schokbuis een metalen buis met een diafragma, een semi-flexibele barrière, die een hogedrukgas van een lagedrukgas scheidt. Om met een experiment te beginnen, wordt het membraan gescheurd, waardoor een schokgolf door het lagedrukgas stroomt.

In experimenten met een schokbuis wordt het hogedrukgas het aandrijfgas genoemd, terwijl het lagedrukgas het aangedreven gas is. De gassen hoeven niet dezelfde chemische samenstelling te hebben. De gassen worden in of uit de buis gepompt aan elke zijde van het membraan totdat de gewenste druk aan elke zijde is bereikt. Om een ​​experiment met een schokbuis te beginnen, kan het membraan worden gebroken met behulp van een plunjer met een mes eraan bevestigd, hoewel het vereiste mechanisme complex is. Veel experimenten maken gebruik van een geribbeld membraan, ontworpen om te scheuren wanneer een bepaalde druk in de buis wordt bereikt, of gebruiken brandbare gassen in de aandrijving om het membraan te laten barsten.

Wanneer het diafragma in een buis is gescheurd, stroomt een schokgolf, een abrupte, zich voortplantende verstoring in het aangedreven gas. De temperatuur en druk van het aangedreven gas nemen ook toe en de schokgolf induceert aerodynamische stroming in de richting van de schokgolf, maar met een lagere snelheid of snelheid. Een zich voortplantende drukafname, een zogenaamde ijkgolf of expansieventilator, reist terug naar het stuurgas. Het contactoppervlak, de grens tussen aandrijfgas en aangedreven gas, beweegt zich in het aangedreven gas, net achter het schokfront, en definieert de grens van de schokgolf.

Wanneer de schokgolf het einde van een buis bereikt, wordt deze gereflecteerd, gaat terug in het aandrijfgas en veroorzaakt een nog grotere toename in temperatuur, druk en dichtheid. Het gebruik van een dumptank om de gereflecteerde schokgolf te absorberen, kan deze reactie voorkomen. Nadat de schokgolf is gecreëerd, wordt het gas in de schokbuis onttrokken en bestudeerd om de effecten van hoge druk en temperatuur te observeren. Een schokbuis kan ook worden gebruikt om de effecten van verbranding op vaste deeltjes te bestuderen, die in de buis worden ingebracht voordat het diafragma wordt gescheurd.

Een schokbuis kan ook worden gebruikt om de aerodynamische stroming van het aangedreven gas achter de schokgolf te bestuderen. Verbranding gebeurt heel snel. Als gevolg hiervan is er beperkte tijd om de aerodynamische stroming waar te nemen, meestal slechts enkele milliseconden.