طراحی و ساخت لوله شوک محرک گازی انتها بسته

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

لوله­شوک یکی از تجهیزاتی است که با ایجاد اختلاف فشار بین دو ناحیه آن (درایور و دریون) و حذف دیافراگم، قابلیت تولید موج شوک با زمان خیز بسیار کوتاه را دارد. از مهم­ترین کاربردهای لوله­­شوک می­توان به کالیبراسیون حسگرهای فشار دینامیکی، بررسی پارامترهای موج شوک، بررسی رفتار انواع سازه­ها و هم­چنین بافت­های حیاتی تحت بارگذاری دینامیکی اشاره کرد. در این تحقیق، طراحی و ساخت یک لوله شوک با قابلیت ایجاد فشار ماکزیمم bar 100 (در ناحیه درایور) که معادل انفجار kg 21 TNT در فاصله m 3/3 از محل قرارگیری دیافراگم است، در دستور کار قرار گرفت. از دیگر شاخص­های مهم که به­عنوان توانایی­های این مجموعه در طراحی و ساخت مدنظر قرار گرفت، ایجاد موج شوک با حداکثر سرعت 5/2 ماخ و هم­چنین امکان ایجاد موج انعکاسی با پیک فشار MPa 6/2 با سرعت 2 ماخ است که البته با تغییر نوع گاز و ایجاد اختلاف دما بین درایور و دریون، این مقادیر به­شدت قابل افزایش است. طراحی لوله ­شوک محرک گازی براساس سه ناحیه اصلی است که نهایتاً مجموعه ساخته­شده دارای طولی برابر m 5/4 و قطری برابر 3 اینچ می­باشد. برای اطمینان از صحت عملکرد و بررسی نشتی لوله ­شوک،    آزمایش­های استاتیکی و دینامیکی متعدد با انهدام دیافراگم­های مختلف انجام گرفت.

کلیدواژه‌ها


B. Henshall, “On Some Aspects Of The Use Of Shock Tubes In Aerodynamic Research”, HM Stationery Office, pp. 4-7, 1957.
R. E. Duff, A. N. Blackwell, “Explosive Driven Shock Tubes, In Review Of Scientific Instruments”, pp. 579-586, 1966.
A. C. Courtney, L. P. Andrusiv, M. W. “Courtney, Oxy-Acetylene Driven Laboratory Scale Shock Tubes For Studying Blast Wave Effects, Review Of Scientific Instruments”, Vol. 83, 2012.
W. Perkowski, A. Irzycki, M. Kawalec, “Measurments of Pressure in Front of Shock Wave–Assessment of Methodology Influence on the Measurement Results on the Basis of Experiments with the Shock Tube”, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 4, 2013.
D. R. Pinto, T. Marcos, V. Galvão, A. Oliveira, J. Chanes Jr, M. Minucci, P. Toro, “Flow Characterization of the T3 Hypersonic Shock Tunnel, in 28th International Symposium on Shock Waves”, pp. 547-553, 2012.
U.-K. Hsu, “Numerical and Experimental Investigation Of A Supersonic Flow Field Around Solid Fuel on an Inclined Flat Plate, Modelling and Simulation In Engineering”, Vol. 4, pp.1-10, 2009.
H. Her, A. Courtney, M. Courtney, “Quantifying Momentum Transfer Due to Blast Waves from Oxy-Acetylene Driven Shock Tubes, Air Force Academy Colorado Springs CO”, Vol. 9, pp. 0704-0188, 2012.
J. M. Varas, M. Philippens, S. Meijer, A. Van Den Berg, P. Sibma, J. Van Bree, D. De Vries, “Physics of Ied Blast Shock Tube Simulations for Mtbi Research, Frontiers in Neurology”, Vol. 2, 2011.
P. Boresi, R. J. Schmidt, O. M. Sidebottom, “Advanced Mechanics of Materials”, pp. 389-422: Wiley New York, 1993.
J. Anderson, “Fundamentals of Aerodynamics”, pp. 437-847: McGraw-Hill, 2003.
B. M. Genick, “Fundamentals of Compressible Fluid Mechanics, Minneapolis”, USA, pp. 25-115, 2007.
J. Belanger, “Studies Of Mixing and Combustion in Hypervelocity Flows with Hot Hydrogen Injection”, Ph.D Thesis, California Institute of Technology, 1993.
High-Frequency pressure sensor. DPX101, Accessed 27 December, 2014; http://www.omega.com/pptst/DPX101.html.