平面激波以及反射激波作用下球形气体界面演化的实验研究

摘要

本文采用时间分辨率较高的高速纹影法开展了平面激波以及反射激波作用下球形气体界面演化的实验研究,分别考虑了空气环境中的轻气体(氦气)和重气体(SF6)以及无反射和不同端壁距离下的有反射情况.当激波从端壁反射并再次与变形的气体界面作用,由于密度梯度和压力梯度的不重合,界面上涡量的产生和分布将引起流场结构的变化.对于空气/氦气情况,可以获得两个独立的涡环.而对于空气/SF6情况,当端壁距离较小时将产生两个射流,而且能够观察到界面振动;当端壁距离增大后气体界面上将产生小尺度的涡结构.结果表明斜压机制和压力扰动机制在界面演化过程中起到关键作用.此外,我们绘制了精确的x-t图,测量了线性阶段激波和界面的运动速度并与一维气体动力学理论预测进行了比较,还测量了界面的结构尺寸随时间变化的规律.这些结果不同于无反射条件下的结果,为数值模拟和理论模型的验证提供了可靠的实验数据.