[发明专利]一种用于激波管的激波增强方法

说明书

本发明公开了一种用于激波管的激波增强方法，属流体力学领域，包括以下步骤：对激波后气体的焓值进行完全气体等效假设，得出高温气体效应修正后的运动激波基本关系；根据得出的所述高温气体效应修正后的运动激波基本关系得出高温气体效应修正后的激波动力学理论；依据得出的所述高温气体效应修正后的激波动力学理论设计激波管收缩段的壁面收缩型线，并采用具有该壁面收缩型线收缩段的激波管进行激波增强。该方法设计出高温气体效应修正后的壁面收缩型线，能够使较小强度的入射平面激波在收缩管道中连续增强，最终以平面形状进入较小截面的直管道传播，得到强度更大、并且波后无明显扰动的平面激波。

技术领域

本发明涉及流体力学领域，尤其涉及一种用于激波管的激波增强方法。

背景技术

当前无论是与激波相关的学术研究，还是与航空航天、高速流、爆炸与冲击相关的实际应用，都需要面对愈来愈多的强激波问题。激波管是产生激波并利用入射激波压缩实验气体以模拟所需工况的一种装置，而提高入射激波的强度是提升激波管性能的关键技术之一。

文献“A method for generating strong shock waves”(Hertzberg A)指出激波管中增加激波强度的方法主要是提高驱动段气体与被驱动段气体的压比和声速比，但是所能产生的激波强度有限，当被驱动段的气体压强不能很低时，这种限制更加突出。

文献“Shock focusing in a planar convergent geometry:experiment andsimulation”(Bond C)使用简单的楔形结构增强入射的平面激波，然而这种不平滑的截面改变或汇聚过程会不可避免地产生复杂的沿激波面的强烈扰动，导致生成的激波形状不可控，激波后的气流参数也很不均匀。为了避免截面收缩带来的强扰动，文献“Generation ofcylindrical converging shock waves based on shock dynamics theory”(Zhai Z G)基于文献“Shock dynamics”(Han Z Y)的激波动力学理论设计特定的凹形壁面收缩型线，使初始的平面激波平滑地转换成圆柱形汇聚激波，不过这种方法生成的激波在不断地汇聚增强，无法稳定在单一的强激波状态。

为了克服这一局限性，文献“一种形状可控的激波增强管道型线设计新方法”(詹东文)依据文献“Shock dynamics”(Han Z Y)的激波动力学理论设计特定的壁面收缩型线，使初始的平面激波经过收缩段的平滑变形和强度逐步增加后，最后恢复为强度增大的平面激波。但是其结果依赖于量热完全气体模型，不能直接扩展应用到更高强度的激波。在激波增强到一定程度时，波后气体将出现分子振动能激发、离解甚至电离(高温气体效应)，波后气体的热物性参数也随之改变，得到的强激波马赫数和波面形状就会与设计状态有较大的偏差，同时波后也会出现复杂的强扰动。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种用于激波管的激波增强方法,不仅能准确地得到强度增大的平面激波，又能避免激波增强后出现复杂的强扰动。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种用于激波管的激波增强方法，包括以下步骤：

对激波后气体的焓值进行完全气体等效假设，得出高温气体效应修正后的运动激波基本关系；

根据得出的所述高温气体效应修正后的运动激波基本关系得出高温气体效应修正后的激波动力学理论，所述高温气体效应修正后的激波动力学理论包括：高温气体效应修正后的CCW关系式、高温气体效应修正后的双波区关系式和高温气体效应修正后的单波区关系式；

依据得出的所述高温气体效应修正后的激波动力学理论设计激波管收缩段的壁面收缩型线，并采用具有该壁面收缩型线收缩段的激波管进行激波增强。