膜片动力学对双膜冲击管冲击波传播的影响

冲击管已成为推动空气动力学、天体物理、化学动力学和工业应用等多个领域研究不可或缺的工具。本研究考察了双膜冲击管中冲击波速度变化及其对冲击管末端流动动力学的影响。实验使用30巴的氦作为驱动气体、100扬的氩作为驱动气体，两种不同的中段压力（4.8和18.8巴）。先前的研究指出，冲击波速度剖面由两种机制决定：当中段压力较低时，由于中段气体受到更强的冲击加热，冲击波峰值速度更高；另一种情况下，随着中段压力的提高和第一膜片开启延迟，冲击波会经历加速阶段。中段两膜片之间以及高速成像捕捉膜片开启过程的压力历程，有助于验证影响冲击波速度的机制。此外，还进行数值模拟，以了解膜片开启动力学对实验冲击波轮廓的影响，并定量评估冲击气体中轴向温度和压力轮廓。模拟结果表明，尽管轴向压力变化不受冲击波速度变化的显著影响，但冲击气体中存在显著的温度梯度，较低中段压力情况下的峰值温度高出约6.5%。这些关键发现凸显了控制中段压力以最小化冲击气体区域内温度变化的必要性。