Što je udarna cijev?

Udarna cijev je instrument koji se koristi za proučavanje reakcija izgaranja plinske faze i aerodinamičkog strujanja. Najjednostavnije, udarna cijev je metalna cijev s dijafragmom, polufleksibilnom barijerom, koja odvaja plin visokog tlaka od plina niskog tlaka. Za početak eksperimenta, dijafragma je puknuta, što uzrokuje da udarni val putuje kroz plin niskog tlaka.

U eksperimentima s udarnom cijevi, visokotlačni plin se naziva pogonskim plinom, dok je plin niskog tlaka pogonski plin. Plinovi ne moraju biti istog kemijskog sastava. Plinovi se upumpavaju u cijev ili iz nje sa svake strane dijafragme dok se na svakoj strani ne postigne željeni tlak. Za početak eksperimenta s udarnom cijevi, dijafragma se može puknuti pomoću klipa s pričvršćenom oštricom, iako je potrebni mehanizam složen. Mnogi eksperimenti ili koriste dijafragmu s zarezom, dizajniranu da pukne kada se postigne određeni tlak unutar cijevi, ili koriste zapaljive plinove u pokretaču za pucanje dijafragme.

Kada je dijafragma u cijevi puknuta, udarni val, nagli poremećaj koji se širi, putuje u pogonski plin. Temperatura i tlak pogonjenog plina također se povećavaju, a udarni val inducira aerodinamičko strujanje u smjeru udarnog vala, ali manjom brzinom, odnosno brzinom. Prošireno smanjenje tlaka, koje se naziva val razrjeđivanja ili ekspanzijski ventilator, putuje natrag u pogonski plin. Kontaktna površina, granica između pogonskog plina i pogonskog plina, putuje u pogonski plin, odmah iza fronte udarca, definirajući granicu udarnog vala.

Kada udarni val dosegne kraj cijevi, reflektira se, putujući natrag u pogonski plin i uzrokujući još veće povećanje temperature, tlaka i gustoće. Korištenje spremnika za uklanjanje reflektiranog udarnog vala može spriječiti ovu reakciju. Nakon što je udarni val stvoren, plin u udarnoj cijevi se povlači i proučava kako bi se promatrali učinci visokog tlaka i temperature. Udarna cijev se također može koristiti za proučavanje učinaka izgaranja na čvrste čestice, koje se umetnu u cijev prije nego što se dijafragma pukne.

Udarna cijev se također može koristiti za proučavanje aerodinamičkog protoka pogonjenog plina iza udarnog vala. Izgaranje se događa vrlo brzo. Kao rezultat toga, postoji ograničeno vrijeme za promatranje aerodinamičkog toka, obično samo nekoliko milisekundi.