Hva er en Shock Tube?

December 4  by Eliza

Et sjokk tube er et instrument som brukes til å studere gassfase forbrenningsreaksjoner, og aerodynamisk flyt. På sitt enkleste, er et sjokkrør et metallrør med en membran, et semi-fleksibel barriere, separering av en høytrykksgass fra en lavtrykksgass. For å begynne et eksperiment, blir membranen brister og forårsaker en sjokkbølge til å reise gjennom lavtrykksgass.

I eksperimenter ved hjelp av en sjokkrøret, blir høytrykksgassen referert til som driver gass, mens lavtrykksgass er den drevne gass. Gassene trenger ikke være av samme kjemiske sammensetning. De gasser pumpes inn i eller ut av røret på hver side av membranen inntil det ønskede trykk er nådd på hver side. For å begynne et eksperiment med et sjokkrør, kan membranen brytes ved hjelp av et stempel med et blad er festet, selv om den nødvendige mekanisme er komplisert. Mange eksperimenter enten bruke en scoret membran, designet for å sprekke når et visst trykk er nådd inne i røret, eller bruk brennbare gasser i driveren for å sprekke membranen.

Når membranen i et rør er sprukket, en sjokkbølge, en brå, forplanter forstyrrelse, reiser inn i den drevne gass. Temperaturen og trykket av det drevne gass også øke, og sjokkbølgen induserer aerodynamiske strømning i retning av sjokkbølgen, men ved en lavere hastighet, eller hastighet. En forplanter reduksjon i trykk, som kalles et vakuum, bølge eller ekspansjons vifte, reiser tilbake til føreren gass. Kontaktflaten, på grensen mellom gass og driver drevet gass, reiser inn i den drevne gass, like bak støt foran, som definerer grensen av sjokkbølgen.

Når sjokkbølgen når frem til enden av et rør, blir det reflektert, reise tilbake til føreren gassen, og forårsaker en enda større økning i temperatur, trykk og densitet. Ved hjelp av en tømmetank for å absorbere den reflekterte sjokkbølgen kan forhindre denne reaksjonen. Etter at sjokkbølgen har blitt opprettet, blir gassen i sjokkrøret trekkes ut og undersøkt for å observere virkningen av høyt trykk og høy temperatur. Et sjokkrør kan også benyttes for å studere virkningene av forbrenning ved faste partikler, som føres inn i røret før membranen brytes.

Et sjokkrør kan også brukes til å studere den aerodynamiske strømning av drivgassen bak sjokkbølgen. Forbrenningen skjer svært raskt. Som et resultat, er det begrenset tid for å observere den aerodynamiske strømning, vanligvis bare noen få millisekunder.