Forskningsteam har etableret en teoretisk metode til at designe glatte buede vægoverflader med variable tværsnitschokrør og udviklet en integreret multifunktionel stødrørenhed med høj intensitet. Anført af prof. Luo Xisheng og prof. Si Ting fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) blev undersøgelsen offentliggjort i Gennemgang af videnskabelige instrumenter.
Baseret på enheden og teknikkerne udviklede forskerteamet en diskontinuerlig forstyrrelsesgrænsefladeteknologi, der var banebrydende for den eksperimentelle og mekanistiske undersøgelse af stærk stødbølgepåvirkning på ustabilitet i en enkelt mode væskeinterface i chokrør. Resultaterne blev offentliggjort i Journal of Fluid Mechanics.
Stødbølgeinduceret væskeinterface-ustabilitet er et almindeligt centralt videnskabeligt problem i luftfartsbiler og inertial indeslutning af nuklear fusion, mens de relaterede basale teorier stadig er utilstrækkelige. Stødrør anvendes ofte til at udføre grundlæggende aerodynamisk forskning. Imidlertid er den kontrollerbare generation af regelmæssigt formet, højenergiudnyttelse konvergerende stødbølger og stærke chokbølger stadig en udfordring.
For at tackle dette etablerede forskere en teoretisk metode til design af glatte buede vægoverflader baseret på chokbølgedynamikteori og omvendte designkoncepter. Derfor foreslog teamet et ortogonalt layout og multi-trins transformationschockbølgeforbedringsskema og udviklede specielt eksperimentelt udstyr til generering af konvergerende chokbølger og stærke chokbølger.
Gennem eksperimenter bekræftede forskerne, at enheden kunne generere en stærk chokbølge med Mach-nummeret højere end 3,0 under en enkelt-trins konvertering, hvilket var befordrende for den indledende forstyrrelsesgrænsefladeindstilling og højhastighedsstrømningsfeltdiagnose.
Under konvertering med flere faser overvandt forskerteamene effektivt luftstrømningsproblemet forårsaget af sammentrækning af enkeltdimensionelt område og kontrolleret genereret konvergerende, plan og divergerende chokbølger i et trin. Denne tilgang åbner en ny sti til eksperimentel forskning på stærk chokbølgepåvirkning på væskegrænseflader og dens inducerede turbulent blanding.
Forskningsteamene udviklede sig videre en næsten ideel diskontinuerlig interfacegenereringsmetode. Teknologien muliggjorde en øjeblikkelig nedbrydning af de indledende gasser med forskellige densiteter adskilt af en 2-mikrometer tyk polyesterfilm. Nedbrydningen forekom i det høje temperaturmiljø dannet af den stærke chokbølge uden at generere fragmenter, der blandede sig med strømningsfeltet.
For den grundlæggende lille-amplitude lys-tunge enkelt-mode-interface-konfiguration har forskere også brugt nye metoder. De observerede først chokrøreksperimenter af chok-induceret væskeinterface-ustabilitet med et chok Mach-nummer højere end 3,0 og fangede klart hele processen med chok og interfaceudvikling.
Derefter analyserede forskerteamet kvantitativt udviklingen af interfaceforstyrrelser under hovedkontrolparametrene. Gennem denne analyse afslørede forskerne påvirkningen af stærke kompressibilitetseffekter på udviklingen af interface -morfologi og forstyrrelsesamplitude.
Endvidere klarede forskerne mekanismerne bag virkningerne af tværgående bølgevirkninger og stødbølge nærhedseffekter på den ikke -lineære udvikling af forstyrrelser.
Baseret på de eksperimentelle resultater har forskerteamene desuden etableret en forudsigelsesmodel for grænsefladeamplitudevækst, der er gældende for stærke komprimerbare strømme.
Forskerne vil fortsætte med at studere nøgleproblemer, såsom væskesolid kobling og konkurrence på grænsefladen, hvilket giver grundlæggende data og videnskabelig støtte til større nationale projekter.