微型激波管內(nèi)流體特性的試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬.pdf

1、目前，微型激波管已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種工業(yè)和工程領(lǐng)域，但是微型激波管內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)特性不為研究者所熟知。與傳統(tǒng)的大型激波管相比，微型激波管內(nèi)部包含激波和交接面運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)更加復(fù)雜；更強(qiáng)的粘性和耗散使得激波運(yùn)動(dòng)與理論預(yù)測(cè)有很大偏差。由于尺寸影響，激波強(qiáng)度在微型激波管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生更多的損失。
　　本文主要研究微型激波管內(nèi)激波和交接面的運(yùn)動(dòng)、激波強(qiáng)度損失以及邊界層的影響。目前的數(shù)值模擬研究中，對(duì)比分析不同隔膜壓力比（高壓腔與低壓腔的初始?jí)毫χ?/p>

2、）、激波管直徑以及壁面滑移和非滑移邊界條件對(duì)微型激波管內(nèi)激波、交接面以及流體運(yùn)動(dòng)特性的影響。首先，運(yùn)用壓力測(cè)量的試驗(yàn)方法研究了控制激波管模型內(nèi)激波的運(yùn)動(dòng)特征，采用高靈敏度的壓力傳感器來記錄激波管內(nèi)流體壓力的變化。然后，在不同的隔膜壓力比下，采用紋影顯示技術(shù)來觀察激波管內(nèi)激波的運(yùn)動(dòng)特性。最后，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法來分析微型激波管內(nèi)的流體、激波和交接面的運(yùn)動(dòng)特性。數(shù)值模擬中，用隱形格式的有限體積法來計(jì)算湍流可壓縮的納維-斯托克斯方程。

3、　　結(jié)果顯示：隨著隔膜壓力比的增大，激波和交接面的運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大；激波在微型激波管內(nèi)傳播時(shí)，激波強(qiáng)度逐漸減弱；在低壓被驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)壓力較低時(shí)，觀察到厚度較大的邊界層，這說明低壓影響對(duì)微型激波管內(nèi)的激波以及流體運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的能量損失；激波前后流體的壓力梯度隨著激波運(yùn)動(dòng)逐漸減小；交接面在微型激波管內(nèi)傳播時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大； S值可以反映微型激波管內(nèi)的低壓和小尺寸影響。在試驗(yàn)研究中，清楚地觀察到隔膜破裂后產(chǎn)生的正激波和支配擴(kuò)散噴管內(nèi)啟動(dòng)過程