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1、第39卷第2期江汉大学学报(自然科学版)Vo.l39No.22011年6月J.JianghanUniv.(Nat.Sc.iEd.)Jun.2011激波管性能参数的计算及其结果分析1,21222吕治国,李国君,罗义成,姜华,赵荣娟(1.西安交通大学能动学院,陕西西安710049;2.中国空气动力研究与发展中心超高速气动力研究所,四川绵阳621000)摘要:利用Excel电子表格处理软件进行激波管性能参数计算.计算采用一维无粘激波管运行关系式,分别针对驱动气体是氢气、氦气、氩气以及它们的混合气体,试验气体为氮气、氩气的情
2、况下,计算了激波管运行参数.另外,对激波管主膜片考虑了双膜片效应,分别得出了激波管的运行参数匹配关系、驱动段和被驱动段的激波管最佳长度比和缝合接触面条件下的最长试验时间.采用Excel进行激波管性能参数计算,结果可直观地显示在设计的表格中,并可进行进一步处理分析,用曲线图的方式显示出来.初步计算结果表明:采用真实气体模型的试验时间以及激波强度均比理想气体模型的参数相对低一些;采用双膜片间的放气破膜方式,可以提高激波强度.关键词:Exce;l激波管;计算;缝合接触面;膜片中图分类号:V211.751文献标志码:A文章编
3、号:1673-0143(2011)02-0022-05波管高压段长12000mm,内径<200mm;低压段0引言长24000mm,内径<200mm;驱动压力5~150Excel电子表格处理软件具有好用和易于上手MPa;驱动温度为室温至653K;试验气体工作时的特点,功能相对强大,已经被广泛应用于各个间5~21ms;驱动气体为氦气或氦气和氮气的混领域.本文利用Excel电子表格处理软件,进行激合气体(计算中取纯氦气),被驱动气体为空气或波管建设前的简单快捷计算.其优点在于计算结氮气.第二种激波管高压段长3000mm,内
4、径<72果的显示极为方便直观,计算条件一旦改变,其mm;低压段长8700mm,内径<72mm;驱动气输出结果(数据表格和曲线图)随之改变,不需要体主要是氦气或氦气和氩气的混合气体,被驱动在计算程序之间来回切换以及交换数据.这样也气体采用氩气,驱动气体和被驱动气体可以根据避免了由于数据交换甚至转换等环节疏忽导致的要求变化.要求输入的激波管参数为激波管长度问题.通常采用Excel电子表格处理软件解决两类L、P4、P1、T4、T1、驱动气体的分子量M4、被驱动问题,一是给定激波管驱动段和被驱动段的初始气体的分子量M1,如果
5、驱动气体和被驱动气体采运行参数,如驱动气体压力P4、被驱动气体压力用混合气体,则需要输入相应的混合比(百分P1、驱动气体温度T4、被驱动气体温度T1等,确数).此外,驱动气体和被驱动气体的一些特性参定激波管运行后的参数,如激波马赫数Ms、激波数必须要求输入,包括比热比C4和C1、普适气体反射后气体压力P5、激波反射后气体温度T5、试常数R等.验气体工作时间twork等;二是给定要求的激波管参数,如P5,T5,twork等,通过计算确定激波管的2计算公式初始运行参数.本文介绍了采用Excel电子表格处2.1缝合马赫数M
6、st理软件计算的两种激波管性能参数.根据文献[1]可知,激波管内气体的音速为1激波管简介及输入输出参数a1=C1R1T1,本文分别对两种激波管进行计算,第一种激a4=C4R4T4,收稿日期:2011-01-13作者简介:吕治国(1963)),男,重庆人,高级工程师,主要从事高超声速试验技术研究.2011年第2期吕治国,等:激波管性能参数的计算及其结果分析232其中下标1表示激波管低压段的参数;下标4表2(C1-1)Mst-(C1-3)2T51=22@[(3C1-1)Mst-示激波管高压段的参数.(C1+1)Mst在缝
7、合运行方式下,对激波马赫数Ms>>1,2(C1-1)].激波管缝合马赫数Mst与破膜音速比a41之间存在2.3激波管缝合运行有效试验时间[2-5]L如下关系:1Gtwork=tB+@2a421(C1-1)Ms+22(A1+2)a41==Ms-@2@L4P21a1C1+1Ms2C1(Ms-1)A1(A1+1)22C1C4(C4+1)(Ms-1)C4-11-12(A1+2)C4+2+,(1)MP21(2-G)-2stA1(A1+1)(C1-1)Ms+22T4C4-13C1-11+4C1-5C1T41==L41@1+2@T
8、1(C1-1)(A1P21+1)C1(C1+1)2C1(3C1-1)Mst[P21(A1A4+2A4+1)+A1-A4](P21+A1)(1-1)-1XL4B,(3)+a65a65L1A1(A1+2)+12(3)式下标6表示反射激波遇到接触面再次反射后的参数.其中B4(P21-1).(2)C4+1C2(C-1)4-14其中tB=1+C14M2A
