Mikä on Shock Tube?

Iskuputki on väline, jota käytetään kaasufaasin palamisreaktioiden ja aerodynaamisen virtauksen tutkimiseen. Yksinkertaisimmillaan iskuputki on metalliputki, jossa on kalvo, puolijoustava este, joka erottaa korkeapainekaasun matalapainekaasusta. Kokeilun aloittamiseksi kalvo rikkoutuu aiheuttaen iskuaallon kulkea matalapainekaasun läpi.

Iskuputkea käyttävissä kokeissa korkeapainekaasua kutsutaan käyttökaasuksi, kun taas matalapainekaasua käytetään käyttökaasuna. Kaasujen ei tarvitse olla samaa kemiallista koostumusta. Kaasut pumpataan kalvon kummallakin puolella olevaan putkeen tai ulos, kunnes haluttu paine saavutetaan kummallakin puolella. Kokeilun aloittamiseksi iskuputkella kalvo voidaan rikkoa käyttämällä mäntää, johon on kiinnitetty terä, vaikka vaadittu mekanismi on monimutkainen. Monissa kokeissa joko käytetään pisteytettyä kalvoa, joka on suunniteltu repeytymään, kun tietty paine saavutetaan putken sisällä, tai käytetään palavia kaasuja kuljettajassa kalvon puhkeamiseen.

Kun putken kalvo murtuu, iskuaalto, äkillinen, etenevä häiriö, kulkee käytettävään kaasuun. Myös käytettävän kaasun lämpötila ja paine nousevat, ja iskuaalto saa aikaan aerodynaamisen virtauksen iskuaallon suuntaan, mutta pienemmällä nopeudella tai nopeudella. Lisääntyvä paineen lasku, jota kutsutaan harvinaiseksi aaltoksi tai paisuntatuulettimeksi, kulkee takaisin kuljettajakaasuun. Kosketuspinta, kuljettajakaasun ja ajettavan kaasun raja, kulkee ajettuun kaasuun, aivan iskurintaman taakse, määrittäen iskuaallon rajan.

Kun iskuaalto saavuttaa putken pään, se heijastuu, kulkeutuu takaisin ohjauskaasuun ja aiheuttaa vielä suuremman lämpötilan, paineen ja tiheyden nousun. Kaatopaikan käyttäminen heijastuneen iskuaallon absorboimiseksi voi estää tämän reaktion. Iskusaallon syntymisen jälkeen iskuletkussa oleva kaasu poistetaan ja sitä tutkitaan korkean paineen ja lämpötilan vaikutusten havaitsemiseksi. Iskuputkea voidaan käyttää myös tutkimaan palamisen vaikutuksia kiinteisiin hiukkasiin, jotka työnnetään putkeen ennen kalvon rikkoutumista.

Iskuputkea voidaan käyttää myös iskuaallon takana käytettävän kaasun aerodynaamisen virtauksen tutkimiseen. Palaminen tapahtuu hyvin nopeasti. Tämän seurauksena aerodynaamisen virtauksen tarkkailuun on rajallinen aika, yleensä vain muutama millisekunti.