Araştırma ekipleri, değişken kesit şok tüpleri ile pürüzsüz kavisli duvar yüzeyleri tasarlamak için teorik bir yöntem oluşturdu ve entegre, yüksek yoğunluklu çok işlevli bir şok tüp cihazı geliştirdi. Çin Bilimleri ve Teknolojileri Üniversitesi (USTC) (USTC) Prof. Luo Xisheng ve Prof. Si Ting liderliğindeki çalışma, çalışma Bilimsel enstrümanların gözden geçirilmesi.
Cihaz ve tekniklere dayanarak, araştırma ekibi ayrıca şok tüplerinde tek modlu sıvı arayüzü instabilitesi üzerindeki güçlü şok dalgası etkisinin deneysel ve mekanik çalışmasına öncülük eden süreksiz bir pertürbasyon arayüzü üretim teknolojisi geliştirdi. Sonuçlar şurada yayınlandı Akışkan Mekaniği Dergisi.
Şok dalgası kaynaklı sıvı arayüzü dengesizliği, havacılık ve uzaylı hapsetme nükleer füzyonunda yaygın bir temel bilimsel sorundur, ancak ilgili temel teoriler hala yetersizdir. Temel aerodinamik araştırmalarını yapmak için şok tüpleri genellikle kullanılır. Bununla birlikte, düzenli şekilli, yüksek enerjili kullanım birleşen şok dalgaları ve güçlü şok dalgalarının kontrol edilebilir üretimi hala bir meydan okuma olmaya devam etmektedir.
Bunu ele almak için araştırmacılar, şok dalgası dinamiği teorisine ve ters tasarım kavramlarına dayalı pürüzsüz kavisli duvar yüzeyleri tasarlamak için teorik bir yöntem oluşturdular. Sonuç olarak, ekip dik bir düzen ve çok aşamalı dönüşüm şok dalgası geliştirme şeması önerdi ve yakınlaşan şok dalgaları ve güçlü şok dalgaları üretmek için özel deneysel ekipman geliştirdi.
Deneyler yoluyla, araştırmacılar, cihazın tek aşamalı bir dönüşüm altında 3.0’dan yüksek olan Mach numarası ile güçlü bir şok dalgası üretebileceğini doğruladı, bu da başlangıçta rahatsızlık arayüz ayarına ve yüksek hızlı akış alanı tanısına elverişli.
Çok aşamalı dönüşüm altında, araştırma ekipleri, tek boyutlu alan kasılmasından kaynaklanan hava akışı boğulma problemini etkili bir şekilde aştı ve kontrol edilebilir derecede yüksek yoğunluklu yakınsama, düzlemsel ve sapma şok dalgaları bir adımda üretti. Bu yaklaşım, sıvı arayüzleri üzerindeki güçlü şok dalgası etkisi ve indüklenen türbülanslı karışım üzerine deneysel araştırmalar için yeni bir yol açar.
Araştırma ekipleri, neredeyse ideal bir süreksiz arayüz oluşturma yöntemi geliştirdi. Teknoloji, 2 μm kalınlığında bir polyester filmi ile ayrılmış farklı yoğunluklarda ilk gazların anında ayrışmasını sağladı. Ayrışma, akış alanına müdahale eden fragmanlar üretmeden güçlü şok dalgasının oluşturduğu yüksek sıcaklık ortamında meydana geldi.
Temel küçük genlikli hafif tek modlu arayüz yapılandırması için araştırmacılar da yeni yöntemler kullandılar. İlk olarak, şok kaynaklı sıvı arayüzü dengesizliğinin şok tüpü deneylerini 3.0’dan daha yüksek bir şok Mach numarası ile gözlemlediler ve tüm şok ve arayüz evrimi sürecini açıkça yakaladılar.
Daha sonra, araştırma ekibi ana kontrol parametreleri altındaki arayüz bozukluklarının evrimini nicel olarak analiz etti. Bu analiz yoluyla araştırmacılar, güçlü sıkıştırılabilirlik etkilerinin arayüz morfolojisinin ve rahatsızlık genliğinin evrimi üzerindeki etkisini ortaya çıkardılar.
Ayrıca, araştırmacılar enine dalga etkilerinin ve şok dalgası yakınlık etkilerinin rahatsızlıkların doğrusal olmayan evrimi üzerindeki etkilerinin arkasındaki mekanizmaları netleştirdiler.
Buna ek olarak, deneysel sonuçlara dayanarak, araştırma ekipleri, güçlü sıkıştırılabilir akışlar için geçerli olan arayüz genliği büyümesi için bir tahmin modeli oluşturmuştur.
Araştırmacılar, arayüzde sıvı katı birleştirme ve rekabet gibi önemli konuları incelemeye devam edecek ve büyük ulusal projeler için temel veriler ve bilimsel destek sağlayacak.
