Hva er et sjokkrør?

Et sjokkrør er et instrument som brukes til å studere forbrenningsreaksjoner i gassfasen, og aerodynamisk strømning. På sitt enkleste er et sjokkrør et metallrør med en membran, en halvfleksibel barriere, som skiller en høytrykksgass fra en lavtrykksgass. For å starte et eksperiment blir membranen brutt, og får en sjokkbølge til å gå gjennom lavtrykksgassen.

I forsøk med et sjokkrør blir høye trykkgassen referert til som førergass, mens lavtrykksgassen er den drevne gassen. Gassene trenger ikke være av samme kjemiske sammensetning. Gassene pumpes inn eller ut av røret på hver side av membranen til ønsket trykk er nådd på hver side. For å starte et eksperiment med et sjokkrør, kan membranen bli sprukket ved å bruke en stempel med et blad festet, selv om den nødvendige mekanismen er kompleks. Mange eksperimenter bruker enten et skårent membran, designet for å sprekke når et visst trykk er nådd inne i røret, eller bruker brennbare gasser i driveren for å sprenge membranen.

Når membranen i et rør er brutt, kjører en sjokkbølge, en brå, forplantende forstyrrelse, inn i den drevne gassen. Temperaturen og trykket på den drevne gassen øker også, og sjokkbølgen induserer aerodynamisk strømning i retning av sjokkbølgen, men med lavere hastighet eller hastighet. En forplantende reduksjon i trykk, kalt en rarefaction-bølge eller ekspansjonsvifte, reiser tilbake i førergassen. Kontaktflaten, grensen mellom førergass og drevet gass, beveger seg inn i den drevne gassen, like bak sjokkfronten, og definerer sjokkbølgens grense.

Når sjokkbølgen når enden av et rør, reflekteres den, og beveger seg tilbake i førergassen og forårsaker en enda større økning i temperatur, trykk og tetthet. Å bruke en dumptank for å absorbere den reflekterte sjokkbølgen kan forhindre denne reaksjonen. Etter at sjokkbølgen er opprettet, trekkes gassen i sjokkrøret ut og studeres for å observere effekten av høyt trykk og temperatur. Et sjokkrør kan også brukes til å studere effekten av forbrenning på faste partikler, som føres inn i røret før membranen brøt.

Et sjokkrør kan også brukes til å studere den aerodynamiske strømmen av den drevne gassen bak sjokkbølgen. Forbrenning skjer veldig raskt. Som et resultat er det begrenset tid til å observere den aerodynamiske strømmen, vanligvis bare noen få millisekunder.