O que é um tubo de choque?
Um tubo de choque é um instrumento usado para estudar reações de combustão em fase gasosa e fluxo aerodinâmico. Na sua forma mais simples, um tubo de choque é um tubo de metal com um diafragma, uma barreira semi-flexível, que separa um gás de alta pressão de um gás de baixa pressão. Para iniciar um experimento, o diafragma é rompido, fazendo com que uma onda de choque viaje através do gás de baixa pressão.
Em experimentos usando um tubo de choque, o gás de alta pressão é referido como gás de acionamento, enquanto o gás de baixa pressão é o gás acionado. Os gases não precisam ter a mesma composição química. Os gases são bombeados para dentro ou para fora do tubo em cada lado do diafragma até que a pressão desejada seja alcançada em cada lado. Para iniciar um experimento com um tubo de choque, o diafragma pode ser rompido usando um êmbolo com uma lâmina acoplada, embora o mecanismo necessário seja complexo. Muitas experiências usam um diafragma marcado, projetado para romper quando uma certa pressão é atingida dentro do tubo, ou usam gases combustíveis no motorista para estourar o diafragma.
Quando o diafragma em um tubo é rompido, uma onda de choque, um distúrbio abrupto de propagação, viaja para o gás acionado. A temperatura e a pressão do gás acionado também aumentam e a onda de choque induz o fluxo aerodinâmico na direção da onda de choque, mas a uma velocidade ou velocidade mais baixa. Uma diminuição na pressão de propagação, chamada de onda de rarefação ou ventilador de expansão, viaja de volta para o gás do motorista. A superfície de contato, a fronteira entre o gás do acionador e o gás acionado, viaja para o gás acionado, logo atrás da frente do choque, definindo a borda da onda de choque.
Quando a onda de choque atinge o final de um tubo, ela é refletida, retornando ao gás do acionador e causando um aumento ainda maior na temperatura, pressão e densidade. O uso de um tanque de descarga para absorver a onda de choque refletida pode impedir essa reação. Após a criação da onda de choque, o gás no tubo de choque é retirado e estudado para observar os efeitos da alta pressão e temperatura. Um tubo de choque também pode ser usado para estudar os efeitos da combustão sobre partículas sólidas, que são inseridas no tubo antes da ruptura do diafragma.
Um tubo de choque também pode ser usado para estudar o fluxo aerodinâmico do gás acionado atrás da onda de choque. A combustão acontece muito rapidamente. Como resultado, há tempo limitado para observar o fluxo aerodinâmico, geralmente apenas alguns milissegundos.