О некоторых особенностях использования быстродействующего конического клапана для формирования падающей ударной волны в ударных трубах


Просмотр статьи
PDF, 712,6 КБ

On some features of the use of high-speed conical valve for the incident shock wave formation in shock tubes

This article describes some features of the functioning of a high-speed electromagnetic valve in the hypersonic aerodynamic shock tube (HAST) capable of generating well-formed incident shock waves. The use of this device is due to the requirements for the implementation of automation processes and good repeatability of the initial gas-dynamic parameters of experiments, for which conventional methods of membrane rupture are not suitable. The valve performs reliable operation in a wide pressure range at the driver section of shock tube; there is no need to adjust it and for setting it from run to run. Shock waves with a Mach number of up to 3 were generated in air at a pressure of 1 mbar. One of the features of the valve is to provide a good level of flow around the device separating the sections of the shock tube, which helps to optimize the efficiency of the installation and automate the experiment procedure. The results of the comparison of the data obtained in experiments conducted using membranes and the valve are given. It is shown that the device is capable of generating a well-formed incident shock wave in the shock tube.

shock tube, membrane, high-speed valve, incident shock wave

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.3.802


Том 20, выпуск 3, 2019 год



В данной статье описываются некоторые особенности функционирования быстродействующего электромагнитного клапана в ударной трубе, способного генерировать хорошо сформированные падающие ударные волны в камере низкого давления со значением отношения длины к диаметру в 92. Использование данного устройства обусловлено требованиями, предъявляемыми к реализации процессов автоматизации и хорошей повторяемости начальных газодинамических параметров, для обеспечения которых обычные методы разрыва мембран не подходят. Клапан надежно функционирует в широком диапазоне давлений на входном сечении, необходимость его регулировки и настройки отсутствует. Ударные волны с числом Маха до М = 3 генерировались в воздухе при давлении 1 мбар. Одна из особенностей клапана заключается в обеспечении хорошего уровня обтекаемости устройства, разделяющего секции ударной трубы, что помогает оптимизировать эффективность работы установки и автоматизировать проведение экспериментов.

ударные трубы, мембрана, быстродействующий клапан, падающая ударная волна

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.3.802


Том 20, выпуск 3, 2019 год



1. Ударные трубы. Сб. статей под ред. Х.А. Рахматуллина, С.С. Семенова, М.: Изд-во иностр. лит., 1965.
2. Райзер Ю. П. Введение в гидрогазодинамику и теорию ударных волн для физиков: Учебное пособие, М.:Интеллект, 2011.
3. Котов М.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Исследование ударно-волновых процессов обтекания клиновидных моделей с кавернами в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т.15, вып. 3. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-3/articles/223/
4. Котов М. А., Крюков И. А., Рулева Л. Б., Солодовников С. И., Суржиков С. Т. Расчетно-экспериментальное исследование структуры гиперзвукового потока в плоском канале сложной конфигурации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2015. №1 (100).
5. Bradley, I.N.: ShockWaves in Chemistry and Physics. Methuen and Co. Ltd., London; John Wiley and Sons Inc., New York (1962)
6. Downey, M.S., Cloete, T.J. & Yates, A.D.B. A rapid opening sleeve valve for a diaphragmless shock tube. Shock Waves (2011) 21: 315.
7. Tranter, R.S., Brezinsky, K., Fulle, D.: Design of a high-pressure single pulse shock tube for chemical kinetic investigations. Rev. Sci. Instr. 72, 3046–3054 (2001)
8. Simpson, T.R., Chandler, C.J., Bridgman, K.B.: Effect on shock trajectory of the opening time of diaphragms in a shock tube. Phys. Fluids 10, 1894–1896 (1967)
9. Исаков С.Н., Исаков И.Н., Юркин С.В. Патент РФ №2066656 «Пусковая установка».
10. Isakov S.N., Yurkin S.V. Патент США № 7232152 «Method of bringing to readiness an inflatable airbag of safety device, safety device for a vehicle, valve device»
11. Е.В. Носова, В.А. Пискунов, В.В. Носов. Расчет на прочность запорного колпака быстродействующего пневматического клапана // Современное машиностроение. Наука и образование. 2013. №3.
12. В.В. Григорьев, С.Н. Исаков, Р.Л. Петров, С.В. Юркин. Газодинамическое исследование пневматического линемета // Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 3.
13. С.В. Булович, В.Э. Виколайнен, Р.Л. Петров. Численное решение задачи о формировании течения в цилиндрической трубе при открытии кольцевой щели // Письма в ЖТФ, 2007, том 33, вып. 23.
14. http://www.ista-pneumatics.ru/
15. Котов М.А. Расчетно-экспериментальные исследования ударно-волновых процессов в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе. Диссертация на соиск. уч. степ. к.ф.-м.н., ИПМех РАН, 2014.
16. Котов М.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И. Повышение точности экспериментальных работ на ГУАТ // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т.15, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-1/articles/105/