[发明专利]重频气体激波产生方法与装置

说明书

本发明涉及一种重频气体激波产生方法与装置，方法为：斩波调制稳定压力气体，生成马赫数为1的周期性气体脉冲，并在一定时间、空间、距离内不间断加速压缩低压力及低密度逆向气流，产生压缩波系并叠加生成沿周期性气体脉冲方向运动的重频激波。据此方法，本发明装置由气体脉冲产生装置、进气口、出气口、联接法兰、扩张喷管、压力调节阀门、联动阀门和逆向气流输送管组成。所述方法简单易行，装置操作方便、安全性高、适用性强，所产生的气体运动激波具有一定的重复频率，品质优异，且在气源充足条件下可长时间稳定维持。

技术领域：

本发明涉及流体力学技术领域，具体涉及一种重频气体激波产生方法与装置。

背景技术：

在现有技术中，用于产生气体运动激波的主要技术方法有：破膜法、爆燃法以及活塞法。

其中，破膜法分为被动式破膜和主动式破膜两类，均是利用分隔于高低压气体舱室间的膜片瞬时破裂，高压气体快速膨胀，从而产生向低压气体区运动的激波。被动式破膜虽结构简单，但依赖于高低压气体舱室间的压力差达到一定的破膜压力方可工作，其稳定性和可控性较差；主动式破膜提高了可控性，但结构相对复杂、操作繁琐。此外，由于膜片为单次消耗性用品，大大降低其适用性，通常仅用于实验室试验。即使采用快速阀装置代替膜片加以改进后，由于快速阀装置的开门速度难以达到破膜效果，从而产生高可用强度的激波也较为困难。

爆燃法主要采用可燃气体与助燃气体混合爆轰燃烧后的高压气体经冲击管而产生激波。这种方法虽可以产生可用强度的激波，但由于激波产生过程中伴随着可燃气体剧烈的爆燃化学反应，使用维护安全性较差，适用性受限，通常仅可用于低温且不禁明火的环境。同时，该方法需燃气预混，会对爆燃过程和激波产生形成一定的影响，也难以产生可长时间维持的重频激波。

活塞法是利用活塞或活塞组在储气长管中加速运动，从而压缩长管内空气形成激波。该方法囿于活塞或活塞组也难以加速至较高速度，产生的激波可用强度较低，适用性较差，一般也仅限于实验室使用。

发明内容：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种重频气体激波产生方法与装置，能够简单易行地产生具有一定重复频率、可用强度高、可长时间维持的气体运动激波。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种重频气体激波产生方法，包括以下步骤：

S1.斩波调制稳定压力气体，生成气流马赫数为1的周期性气体脉冲，并在一定时间、空间、距离内不间断加速为超音速周期性气体脉冲。

S2.向周期性气体脉冲超音速加速段内同步注入相对低压力及低密度逆向气流。

S3.在超音速加速段内，周期性气体脉冲持续压缩相对低压力及低密度逆向气流，产生压缩波系并叠加生成沿周期性气体脉冲方向运动的重频激波。

所述S1步骤中，稳定压力气源斩波调制频率根据最终生成激波的重复频率确定。

所述S2步骤中，逆向气流的注入与所述S1步骤中周期性气体脉冲的输出保持同步，且逆向气流的气体压力及密度小于注入空间内的超音速周期性气体脉冲的气体压力及密度。

一种重频气体激波产生装置，包括：气体脉冲产生装置、进气口、出气口、联接法兰、扩张喷管、压力调节阀门、联动阀门和逆向气流输送管。气体脉冲产生装置斩波调制经进气口输送的稳定压力气体，产生周期性气体脉冲经出气口射出；出气口与扩张喷管入口由联接法兰连接；扩张喷管入口后布置带有压力调节阀门及联动阀门的逆向气流输送管；气体脉冲产生装置与联动阀门联动工作，逆向气流注入时间与周期性气体脉冲经出气口射出时间同步；周期性气体脉冲加速压缩逆向气流产生周期性压缩波系，沿气体脉冲运动方向传播并叠加生成具有一定重复频率的激波。

所述气体脉冲产生装置由电磁阀或周期性启闭机构实现。