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膜片非理想打开行为对自由活塞激波风洞运行的影响

朱浩 张冰冰 余亦甫

朱浩, 张冰冰, 余亦甫. 膜片非理想打开行为对自由活塞激波风洞运行的影响[J]. 实验流体力学, 2020, 34(1): 55-59. doi: 10.11729/syltlx20190023
引用本文: 朱浩, 张冰冰, 余亦甫. 膜片非理想打开行为对自由活塞激波风洞运行的影响[J]. 实验流体力学, 2020, 34(1): 55-59. doi: 10.11729/syltlx20190023
ZHU Hao, ZHANG Bingbing, YU Yifu. Effect of non-ideal opening behavior of diaphragm on the operation of free piston shock tunnels[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(1): 55-59. doi: 10.11729/syltlx20190023
Citation: ZHU Hao, ZHANG Bingbing, YU Yifu. Effect of non-ideal opening behavior of diaphragm on the operation of free piston shock tunnels[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(1): 55-59. doi: 10.11729/syltlx20190023

膜片非理想打开行为对自由活塞激波风洞运行的影响

doi: 10.11729/syltlx20190023
基金项目: 

国家自然科学基金 11572303

详细信息
    作者简介:

    朱浩(1977-), 男, 江苏邳州人, 博士, 高级工程师。研究方向:高超声速空气动力学。通信地址:北京市丰台区云岗西路17号7201信箱39分箱(100074)。E-mail:zhuhao1977@hotmail.com

    通讯作者:

    朱浩, E-mail:zhuhao1977@hotmail.com

  • 中图分类号: V211.751

Effect of non-ideal opening behavior of diaphragm on the operation of free piston shock tunnels

  • 摘要: 在自由活塞激波风洞中,主膜片非理想打开行为可能对活塞运动和激波形成产生不同程度的影响。基于膜片的剪切-应变模型和活塞动力学模型,得到了膜片打开-活塞运动的耦合方程组,完成了膜片动态打开过程对活塞运动和常压力驱动时间影响的刻画。研究显示:由于活塞前脸压力和活塞速度之间存在博弈,膜片打开行为的差异性对活塞末端速度影响不大,活塞在压缩管末端可以实现"软着陆"。此结论得到试验证实。试验结果还显示:主膜片非理想打开行为对激波形成的影响较大,但是随着激波的传播,这种影响逐渐减弱。
  • 图  1  膜片打开示意图

    Figure  1.  Sketch of diaphragm opening

    图  2  膜片动态打开/瞬态打开情况下的活塞速度和驱动气体压力(λ=40)

    Figure  2.  Piston speed and pressure in two cases (λ=40)

    图  3  膜片不同打开速度(或时间)下的活塞速度和驱动气体压力(λ=40)

    Figure  3.  Piston speed and pressure under different rupture of diaphragm (λ=40)

    图  4  膜片正常/提前打开情况下的活塞速度和驱动气体压力(压缩比40、30)

    Figure  4.  Piston speed and driver gas pressure with different compression ratios

    图  5  FD-21风洞重活塞速度历程及膜片打开情况

    Figure  5.  Velocity history of piston and diaphragms in FD-21

    图  6  激波马赫数与位移

    Figure  6.  Mach number and displacement of shock waves

    表  1  风洞试验初始条件及相关参数

    Table  1.   Initial conditions and related parameters of wind tunnel tests

    pA, 0
    /MPa
    pHA, 0
    /kPa
    mHe:mAr Mp
    /kg
    λ Umax
    /(m·s-1)
    pHA, r
    /MPa
    0.83 19 0.05:0.95 205 29 240 5.2
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-01
  • 修回日期:  2019-07-01
  • 刊出日期:  2020-02-25

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    2021年8月13日