Kas yra smūginis vamzdis?

Smūginis vamzdis yra prietaisas, naudojamas dujų fazės degimo reakcijoms ir aerodinaminiam srautui tirti. Paprasčiausiai smūgio vamzdis yra metalinis vamzdis su diafragma, pusiau lanksčia barjera, skiriančia aukšto slėgio dujas nuo žemo slėgio dujų. Norint pradėti eksperimentą, plyšta diafragma, todėl žemo slėgio dujomis sklinda smūginė banga.

Eksperimentuose su smūgio vamzdžiu aukšto slėgio dujos vadinamos vairuotojo dujomis, o žemo slėgio dujos yra varomos dujos. Dujos nebūtinai turi būti tos pačios cheminės sudėties. Dujos pumpuojamos į vamzdelį arba iš jo iš abiejų diafragmos pusių, kol pasiekiamas norimas slėgis kiekvienoje pusėje. Norint pradėti eksperimentą su smūgio vamzdžiu, diafragma gali būti plyšta naudojant stūmoklį su pritvirtinta geležte, nors reikalingas mechanizmas yra sudėtingas. Daugelyje eksperimentų naudojama įbrėžta diafragma, skirta plyšti, kai vamzdžio viduje pasiekiamas tam tikras slėgis, arba naudojamos degiosios dujos, kad susprogdinta diafragma.

Vamzdyje plyšus diafragmai, į varomas dujas nukeliauja smūginė banga, staigus, plintantis trikdis. Varomų dujų temperatūra ir slėgis taip pat didėja, o smūginė banga sukelia aerodinaminį srautą smūginės bangos kryptimi, bet mažesniu greičiu arba greičiu. Sklindantis slėgio sumažėjimas, vadinamas retėjimo banga arba plėtimosi ventiliatoriumi, grįžta atgal į vairuotojo dujas. Kontaktinis paviršius, riba tarp vairuotojo dujų ir varomų dujų, patenka į varomas dujas, tiesiai už smūgio priekio, apibrėždamas smūgio bangos ribą.

Kai smūginė banga pasiekia vamzdžio galą, ji atsispindi, grįžta atgal į vairuotojo dujas ir dar labiau padidina temperatūrą, slėgį ir tankį. Naudojant išmetimo baką, kad sugertų atspindėtą smūginę bangą, galima išvengti šios reakcijos. Sukūrus smūginę bangą, dujos iš smūgio vamzdžio pašalinamos ir tiriamos, kad būtų galima stebėti aukšto slėgio ir temperatūros poveikį. Smūgio vamzdis taip pat gali būti naudojamas tiriant degimo poveikį kietosioms dalelėms, kurios įterpiamos į vamzdelį prieš plyšstant diafragmai.

Smūgio vamzdis taip pat gali būti naudojamas aerodinaminiam varomų dujų srautui už smūgio bangos tirti. Degimas vyksta labai greitai. Dėl to aerodinaminiam srautui stebėti yra ribotas laikas, paprastai vos kelios milisekundės.