Vad är ett chockrör?

Ett chockrör är ett instrument som används för att studera förbränningsreaktioner i gasfas och aerodynamiskt flöde. På ett enklaste sätt är ett chockrör ett metallrör med ett membran, en halvflexibel barriär, som separerar en högtrycksgas från en lågtrycksgas. För att påbörja ett experiment brister membranet, vilket får en chockvåg att röra sig genom lågtrycksgasen.

I experiment med användning av ett chockrör benämns högtrycksgasen som drivgas, medan lågtrycksgasen är den drivna gasen. Gaserna behöver inte ha samma kemiska sammansättning. Gaserna pumpas in i eller ut ur röret på vardera sidan av membranet tills det önskade trycket uppnås på varje sida. För att påbörja ett experiment med ett chockrör kan membranet brytas med hjälp av en kolv med ett blad fäst, även om den erforderliga mekanismen är komplex. Många experiment använder antingen ett måttligt membran, utformat för att brista när ett visst tryck uppnås inuti röret, eller använda brännbara gaser i föraren för att spränga membranet.

När membranet i ett rör bruts, reser en chockvåg, en plötslig, förökande störning in i den drivna gasen. Temperaturen och trycket på den drivna gasen ökar också, och chockvågen inducerar aerodynamiskt flöde i riktning på chockvågen, men med en lägre hastighet eller hastighet. En förökande tryckminskning, kallad en sällsynt våg eller expansionsfläkt, reser tillbaka in i förardas. Kontaktytan, gränsen mellan förare gas och driven gas, rör sig in i den drivna gasen, precis bakom chockfronten, och definierar chockvågens gräns.

När chockvågen når änden av ett rör reflekteras den och reser tillbaka in i förargasen och orsakar en ännu större ökning av temperatur, tryck och densitet. Att använda en dumpningstank för att absorbera den reflekterade chockvågen kan förhindra denna reaktion. Efter att chockvågen har skapats dras gasen i chockröret ut och studeras för att observera effekterna av högt tryck och temperatur. Ett chockrör kan också användas för att studera effekterna av förbränning på fasta partiklar, som sätts in i röret innan membranet brister.

Ett chockrör kan också användas för att studera det aerodynamiska flödet av den drivna gasen bakom chockvågen. Förbränning sker mycket snabbt. Som ett resultat finns det begränsad tid att observera det aerodynamiska flödet, vanligtvis bara några få millisekunder.