微型激波管內(nèi)流體特性的試驗研究和數(shù)值模擬.pdf

1、目前，微型激波管已經(jīng)廣泛地應用在各種工業(yè)和工程領域，但是微型激波管內(nèi)部流體的運動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動的流動更加復雜；更強的粘性和耗散使得激波運動與理論預測有很大偏差。由于尺寸影響，激波強度在微型激波管內(nèi)會產(chǎn)生更多的損失。
　　本文主要研究微型激波管內(nèi)激波和交接面的運動、激波強度損失以及邊界層的影響。目前的數(shù)值模擬研究中，對比分析不同隔膜壓力比（高壓腔與低壓腔的初始壓力之比

2、）、激波管直徑以及壁面滑移和非滑移邊界條件對微型激波管內(nèi)激波、交接面以及流體運動特性的影響。首先，運用壓力測量的試驗方法研究了控制激波管模型內(nèi)激波的運動特征，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，采用紋影顯示技術來觀察激波管內(nèi)激波的運動特性。最后，運用數(shù)值模擬的方法來分析微型激波管內(nèi)的流體、激波和交接面的運動特性。數(shù)值模擬中，用隱形格式的有限體積法來計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，激波和交接面的運動速度逐漸增大；激波在微型激波管內(nèi)傳播時，激波強度逐漸減弱；在低壓被驅(qū)動腔內(nèi)壓力較低時，觀察到厚度較大的邊界層，這說明低壓影響對微型激波管內(nèi)的激波以及流體運動會產(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動逐漸減小；交接面在微型激波管內(nèi)傳播時，運動速度逐漸增大； 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散噴管內(nèi)啟動過程