CN108831275A - 一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，属于爆轰结构技术领域。该管道组包括驱动段、实验段和内部管，驱动段内设Shchelkin螺旋，驱动段连接高压点火装置，驱动段后接内部管法兰，内部管一端固定于内部管法兰，另一端置于实验段内，内部管内壁和外壁均设有烟膜，实验段内设有外管内壁烟膜，实验段通过传感器连接数据采集终端，实验段末端设置端面烟膜，内部管法兰上安设有固定螺丝。该管道组可直观显示管道中距管道中心线不同极径处的横波与纵波结构。通过记录不同极径处螺旋爆轰横波结构，并与对应的纵向波结构对比分析，对于爆轰结构研究与探索具有重要的意义。

Description

一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组
技术领域
本发明涉及爆轰结构技术领域，特别是指一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组。
背景技术
爆轰现象伴随着巨大而高效的能量释放近年来受到越来越多的研究人员关注。爆轰结构是研究爆轰现象的基础，学者们希望记录胞格结构而描述爆轰内部横波模态。烟膜可记录三波点扫略侧壁而留下的轨迹线而被广泛应用于爆轰实验。研究人员将烟膜安设于管道内壁，记录周向传播的横波轨迹。横波是爆轰自持机理中不可缺少的因素，实际爆轰具有三维结构，横波在极径方向上的传播与发展可能导致各处横波强度不同，进而影响爆轰反应，而这又导致爆轰波结构在不同位置有所差异。另一方面，侧壁与端面胞格结果是爆轰三维结构在不同截面处的几何体现，端面烟膜可直观显示爆轰纵向波结构。基于此，选取合适方式记录管道中不同位置横波结构，与对应的纵向波结构对比分析，对于爆轰结构研究与探索具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，可直观显示管道中距中心线不同极径处的横波和纵波，反映爆轰三维结构。
该管道组包括驱动段、实验段和内部管，驱动段内设Shchelkin螺旋，驱动段连接高压点火装置，驱动段后接内部管法兰，内部管一端固定于内部管法兰，内部管另一端置于实验段内，内部管内壁和外壁分别设有内部管内壁烟膜和内部管外壁烟膜，实验段内设有外管内壁烟膜，实验段通过传感器连接数据采集终端，实验段末端设置端面烟膜，内部管法兰上安设有固定螺丝，可根据内部管实际直径上下调节。
其中，内部管管壁与实验段管壁无接触。
内部管内壁烟膜和内部管外壁烟膜紧贴内部管内壁和外壁，无旋转。
内部管为PC材质，长0.95m，内径20～60mm，壁厚2～3mm，内部管壁厚远小于实验段内直径，对爆轰实验无明显影响。
内部管内壁烟膜和内部管外壁烟膜长0.95m，内部管内壁烟膜和内部管外壁烟膜均恰能覆盖内部管内壁和外壁。
内部管内壁烟膜和内部管外壁烟膜直观显示不同极径处螺旋爆轰横波结构，该结果与端面烟膜记录的螺旋爆轰纵波结构形成对比。
固定螺丝直径远小于实验段内直径，对爆轰实验无明显影响。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，可直观显示管道中距管道中心线不同极径处的横波与纵波结构。实际爆轰具有三维结构，而横波是爆轰自持机理中不可缺少的因素之一，横波在极径方向上的传播与发展可能导致各处横波强度不同，进而影响爆轰反应，而这又导致爆轰波结构在不同位置有所差异。实验中，在内部管内外管壁、实验段钢管内壁及末端放置烟膜，同时改变内部管直径进行多组实验，记录不同极径处螺旋爆轰横波结构，并与对应的纵向波结构对比分析，对于爆轰结构研究与探索具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组结构示意图；
图2为本发明管道组截面图；
图3为本发明内部管法兰示意图。
其中：1—驱动段；2—Shchelkin螺旋；3—高压点火装置；4—内部管法兰；5—实验段；6—内部管；7—内部管内壁烟膜；8—内部管外壁烟膜；9—外管内壁烟膜；10—数据采集终端；11—传感器；12—端面烟膜；13—固定螺丝。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组。
如图1、图2和图3所示，该管道组包括驱动段1、实验段5和内部管6，驱动段1内设Shchelkin螺旋2，驱动段1连接高压点火装置3，驱动段1后接内部管法兰4，内部管6一端固定于内部管法兰4，内部管6另一端置于实验段5内，内部管6内壁和外壁分别设有内部管内壁烟膜7和内部管外壁烟膜8，实验段5内设有外管内壁烟膜9，实验段5通过传感器11连接数据采集终端10，实验段5末端设置端面烟膜12，内部管法兰4上安设有固定螺丝13。
该管道组用于爆轰实验中，通过内部管外壁烟膜8、内部管内壁烟膜7与外管内壁烟膜9记录管道中距中心线不同极径处的横波结构，同时末端的端面烟膜12也可显示纵向波结构。
在应用过程中，实验开始前，安装传感器11，安设Shchelkin螺旋2及内部管6，内部管内外管壁，以及实验段5钢管内壁放置烟膜，过程中保证烟膜紧贴管壁并无旋转。之后，在管道末端固定端面烟膜12。连接驱动段1与实验段5，检验管道系统气密性。
实验时首先抽出管道组内空气，将预混气体充入管中至一定压力，之后快速平稳的充入引爆气。启动点火装置完成实验。三波点将在内部管外壁烟膜8、内部管内壁烟膜7与外管内壁烟膜9处留下轨迹线，同时端面烟膜12也可记录纵向波结构。
改变内部管6直径并多次实验，得到多组管道中距中心线不同极径处的横波结构。结合多组实验中侧壁与端面记录，分析爆轰三维结构。
考虑爆轰实验中的高温高压环境，驱动段1与实验段5管道由不锈钢制成，内部管6为PC材质，长0.95m，内径20～60mm，壁厚3mm，管道表面需光滑，没有明显的凸起或凹陷。钢管内径与内部管直径可根据实验需要选择。
实验段5末端安设传感器11，可记录爆轰传播过程中压力与温度等数据。
在具体实施过程中，驱动段1和实验段5管道主体采用钢材，两者使用法兰连接。实验开始前，安装传感器11，安设Shchelkin螺旋2及内部管6。内部管一端固定于内部管法兰4，另一端置于实验段5内，内部管壁与实验段管壁无接触。内部管法兰4上安装有固定螺丝13，可根据内部管6实际直径上下调节。内部管内外管壁，以及实验段钢管内壁放置烟膜，过程中保证烟膜紧贴管壁并无旋转。之后，在管道末端固定端面烟膜12，连接驱动段1与实验段5。检验管道系统气密性，合格后开始实验。
打开真空泵将管道组抽为真空。之后向管道中缓慢的充入预混气体2H2+O2+3Ar至预定压力值，其中预混气体需静置24h；使用C2H2+O2作为引爆气，将引爆气快速平稳的充入点火段中；启动高压点火装置完成爆轰实验。实验完成后抽出管内气体并平稳缓慢的向管内放入空气，保存传感器数据，取出留下轨迹的烟膜。
爆轰具有三维结构，三波点将扫略内部管内壁烟膜7、内部管外壁烟膜8与外管内壁烟膜9而留下轨迹线。而纵波结构则由端面烟膜12记录。各处烟膜结果可认为是爆轰三维结构在不同截面处体现，结合横波与纵波记录可直观反映爆轰内部三维结构。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：包括驱动段(1)、实验段(5)和内部管(6)，驱动段(1)内设Shchelkin螺旋(2)，驱动段(1)连接高压点火装置(3)，驱动段(1)后接内部管法兰(4)，内部管(6)一端固定于内部管法兰(4)，内部管(6)另一端置于实验段(5)内，内部管(6)内壁和外壁分别设有内部管内壁烟膜(7)和内部管外壁烟膜(8)，实验段(5)内设有外管内壁烟膜(9)，实验段(5)通过传感器(11)连接数据采集终端(10)，实验段(5)末端设置端面烟膜(12)，内部管法兰(4)上安设有固定螺丝(13)。
2.根据权利要求1所述的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：所述内部管(6)管壁与实验段(5)管壁无接触。
3.根据权利要求1所述的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：所述内部管内壁烟膜(7)和内部管外壁烟膜(8)紧贴内部管(6)内壁和外壁，无旋转。
4.根据权利要求1所述的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：所述内部管(6)为PC材质，长0.95m，内径20～60mm，壁厚2～3mm，内部管(6)壁厚小于实验段(5)内直径。
5.根据权利要求1所述的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：所述内部管内壁烟膜(7)和内部管外壁烟膜(8)长0.95m，内部管内壁烟膜(7)和内部管外壁烟膜(8)均恰能覆盖内部管(6)内壁和外壁。
6.根据权利要求1所述的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：所述内部管内壁烟膜(7)和内部管外壁烟膜(8)直观显示不同极径处螺旋爆轰横波结构，该结果与端面烟膜(12)记录的螺旋爆轰纵波结构形成对比。
7.根据权利要求1所述的直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，其特征在于：所述固定螺丝(13)直径小于实验段(5)内直径。
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