مطالعه تجربی اثر ضخامت دیافراگم بر موقعیت تخت شدن موج شوک در لوله شوک گازی

نوع مقاله: گرایش رفتار مکانیکی مواد و سازه

نویسندگان

1 خواجه نصیر

2 گروه ساخت و تولید،دانشکده مکانیک،دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،تهران،ایران

چکیده

لوله شوک 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. در این تحقیق موج شوک صفحه‌ای و فاصله‌ایجاد آن در طول بخش دریون مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. با استفاده از سه حسگر فشار پیزو رزیستیو، فشار موج شوک در مقاطع مختلف در طول لوله شوک و همچنین در فاصله‌های شعاعی مختلف اندازه‌گیری شد. این آزمایش‌ها با سه دیافراگم دارای ضخامت‌های mm ۱/۰، ۲/۰ و ۳/۰ از جنس مایلر تکرار شد. نتایج آزمایش‌ها با استفاده از نرم‌افزار TRAww که نرم‌افزاری برای پردازش سیگنال‌های حسگر فشار از طریق دیتالاگر است، استخراج شده و فاصله صفحه‌ای شدن موج شوک برای دیافراگم‌های مختلف به دست آمد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که با افزایش ضخامت دیافراگم و درنتیجه افزایش فشار انفجار (فشار ناحیه درایور) فشار موج شوک ایجادشده افزایش یافته و موج شوک صفحه‌ای در فاصله دورتری در بخش دریون ایجاد می‌شود. طول دوره یکنواختی با دیافراگم mm ۱/۰ کمتر از دو دیافراگم دیگر بوده و موج شوک صفحه‌ای ایجادشده تا انتهای لوله شوک پایدار نبود. همچنین میزان افت فشار در دریون پس از پارگی دیافراگم، با افزایش ضخامت دیافراگم افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


  1. Richmond, D. R., Yelverton, J. T., Fletcher, E. R., and Phillips, Y. Y. “Bilogic Response to Complex Blast Waves”, Symp. A Q. J. Mod. Foreign Lit., 1985.##
  2. Saad, M. A. “Compressible Fluid Flow”, Prentice-Hall, Inc., 1985.##
  3. Anderson J. D., “Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics“, Second Edition. 2012.##
  4. Wright, J. K. “Shock Tubes (Methuen’s Monographs on Physical Subjects)”, First. Methuen & Co, 1961.##
  5. Zamani, J. “Mechanic of Explosion”, K. N. Toosi University Press, 1392 (in Persian).##
  6. Glass, I. “An Experimental Determination of the Speed of Sound in Gases from the Head of the Rarefaction Wave”, University of Toronto, 1951.##
  7. Resler, E. L., Lin, S. C., and Kantrowitz, A.  “The Production of High Temperature Gases in Shock Tubes”, J. Appl. Phys. Vol. 23, No. 12, pp.1390-1399, 1952.##
  8. Emrich, R. J., and Curtis, C. W.  “Attenuation in the Shock Tube”, J. Appl. Phys., Vol. 24, No. 3, pp.360-363, 1953.##
  9. Lundquist, G. A. “Shock Wave Formation in a Shock Tube”, J. Appl. Phys., Vol. 23, No. 3, 1952.##
  10. Zeitoun, D. E., and Burtschell, Y. “Navier-stokes Computations in Micro Shock Tubes”, Shock Waves, Vol. 15, No. 3, pp.241-246, 2006.##
  11. Li, P.,  Duan, Q.,  Gong, L.,  Jin, K.,  Chen, J., and Sun, J. “Effects of Obstacles Inside the Tube on the Shock Wave Propagation and Spontaneous Ignition of High-pressure Hydrogen”, Fuel J., Vol. 236, pp. 1586–1594, 2019.##
  12. Gong, L., Duan, Q., Jiang, L.,  Jin, K.,  and Sun, J. “Experimental Study of Pressure Dynamics, Spontaneous Ignition and Flame Propagation During Hydrogen Release from High-pressure Storage Tank through 15 mm Diameter Tube and Exhaust Chamber Connected to Atmosphere”, Fuel J., Vol. 182, pp. 419–427, 2016.##
  13. Hosseinzadeh, R. “Design and Fabrication of Dynamic Pressure Sensors Calibrator.”, Master Dissertation, K. N. Toosi University, Faculty of Mechanical Engineering, 1393 (in Persian).##
  14. Justusson, B.,  Pankow, M., Heinrich, C.,  Rudolph, M., and Waas, A. M. “Use of a Shock Tube to Determine the Bi-axial Yield of an Aluminum Alloy under High Rates”, Int. J. Impact Eng, Vol. 58, pp. 55–65, 2013.##
  15. Laboratory, N. P. “Guide to the Measurement of Pressure and Vacuum”, London: Institute of Measurement and Control, 1998.##
  16. Endevco, “Piezoresistive Pressure Transducer Model 8530B -1000.” 2015.##