变截面激波管中二次波特性研究

激波管类试验装备在高超声速气动试验中发挥着重要的作用。在当前高超声速气动研究中，满足试验气流的焓值成为除马赫相似和雷诺相似准则外，进行地面气动模拟试验的其中一个重要条件。 为了产生气动试验所需要的焓值条件，在激波管的驱动段采用混合气体爆轰方式，利用爆轰后的高温高压气体作为驱动源；同时，为了增长激波管的试验时间，匹配激波管的缝合运行条件，采用小驱大的变截面技术，产生较长的试验时间；这一方法拓宽了爆轰驱动激波管技术在高超声速实验领域的应用。 在变截面激波管中，除爆轰波、激波，膨胀波等波系外，还出现了从扩张管出口沿下游传播的二次波，这些复杂的波系对激波管的性能产生影响。 为了研究这些波系对激波管性能的影响，本文在理论分析的基础上，以实验为主要手段，系统地研究了“小驱大”变截面激波管中二次波的产生、发展、及其演化规律。在扩张比为1.5的变截面激波管上进行了马赫数从1.8~5的验证实验。观测了在不同驱动气体和激波强度下二次波的发展、演化特征，同时通过驱动段声速配比，获得了Ms=3.5和4.5时的缝合运行条件，低压段单位长度提供的压力平台时间接近1.3毫秒/米。 研究结果认为：在扩张比为1.5时，二次波对于激波管末端压力曲线有一定影响，在接近缝合条件时，二次波对驻室的状态影响不明显。二次波性质不仅与扩张喷管出口的压力和主激波后压力匹配条件有关，还与主激波后超声速流动或亚声速流动相关。