Shock Tube คืออะไร?

หลอดกระแทกเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาการเผาไหม้ของแก๊สและกระแสอากาศพลศาสตร์ ที่ง่ายที่สุดหลอดกระแทกเป็นท่อโลหะที่มีไดอะแฟรมซึ่งเป็นสิ่งกีดขวางกึ่งยืดหยุ่นแยกก๊าซแรงดันสูงออกจากก๊าซแรงดันต่ำ เพื่อเริ่มการทดลองไดอะแฟรมจะแตกออกทำให้เกิดคลื่นกระแทกเพื่อเดินทางผ่านก๊าซความดันต่ำ

ในการทดลองโดยใช้โช้คอัพแก๊สแรงดันสูงเรียกว่าแก๊สขับขณะที่แก๊สแรงดันต่ำเป็นแก๊สขับเคลื่อน ก๊าซไม่จำเป็นต้องมีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน ก๊าซจะถูกสูบเข้าหรือออกจากท่อในแต่ละด้านของไดอะแฟรมจนกว่าจะถึงแรงดันที่ต้องการในแต่ละด้าน ในการเริ่มต้นการทดสอบด้วยท่อช็อตไดอะแฟรมอาจแตกได้ด้วยลูกสูบที่มีใบมีดติดอยู่แม้ว่ากลไกที่ต้องการนั้นซับซ้อน การทดลองจำนวนมากใช้ไดอะแฟรมที่ได้คะแนนออกแบบมาเพื่อแตกเมื่อแรงดันบางอย่างถึงภายในหลอดหรือใช้ก๊าซที่ติดไฟได้ในไดรเวอร์เพื่อระเบิดไดอะแฟรม

เมื่อไดอะแฟรมในหลอดแตกคลื่นกระแทกการระเบิดอย่างฉับพลันการเดินทางสู่ก๊าซที่ขับเคลื่อน อุณหภูมิและความดันของก๊าซที่ขับเคลื่อนยังเพิ่มขึ้นและคลื่นกระแทกทำให้เกิดการไหลเวียนของอากาศพลศาสตร์ในทิศทางของคลื่นกระแทก แต่ที่ความเร็วต่ำกว่าหรือความเร็ว การลดลงของแรงดันที่เรียกว่าคลื่นความยากลำบากหรือพัดลมขยายตัวเดินทางกลับสู่ก๊าซขับ พื้นผิวสัมผัส, เส้นแบ่งระหว่างก๊าซคนขับและก๊าซขับเคลื่อน, เดินทางไปยังก๊าซที่ขับเคลื่อน, อยู่ด้านหลังหน้าช็อก, กำหนดขอบเขตของคลื่นกระแทก

เมื่อคลื่นกระแทกถึงจุดสิ้นสุดของหลอดจะมีการสะท้อนกลับไปที่แก๊สขับและทำให้อุณหภูมิความดันและความหนาแน่นเพิ่มขึ้น การใช้ถังขยะเพื่อดูดซับคลื่นกระแทกที่สะท้อนออกมาสามารถป้องกันปฏิกิริยานี้ได้ หลังจากสร้างคลื่นความสั่นสะเทือนแล้วก๊าซในหลอดแรงกระแทกจะถูกถอนออกและศึกษาเพื่อสังเกตผลของแรงดันและอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังสามารถใช้หลอดทดลองเพื่อศึกษาผลกระทบของการเผาไหม้ต่ออนุภาคของแข็งซึ่งเสียบเข้าไปในหลอดก่อนที่ไดอะแฟรมจะแตก

นอกจากนี้ยังสามารถใช้หลอดทดลองเพื่อศึกษาการไหลเวียนของอากาศพลศาสตร์ของแก๊สที่ขับเคลื่อนด้วยคลื่นกระแทก การเผาไหม้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้มีเวลา จำกัด ในการสังเกตการไหลของอากาศพลศาสตร์ซึ่งโดยปกติจะใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที