一种液幕激波测试系统及测试方法与流程

本发明属于流体动力学试验测试领域，特别是涉及一种液幕激波测试系统及测试方法。

背景技术：

1、在现有技术中，由于液幕能够有效地吸收冲击波的能量，所以液幕产生设备被广泛地运动到煤矿、化工厂或船只等场景中，以在爆炸产生时通过液幕吸收冲击波的能量，减小爆炸产生的影响。

2、为了研究液幕与冲击波的相互作用关系，授权公告号为cn102706533b，授权公告日为2014.09.03的中国发明专利公开了一种用于研究激波与不同形态液体相互作用的装置，上述装置包括水平激波管、为水平激波管供气的高压气源、水箱、试验管、高速摄影机和真空箱，水箱下部设有三通阀。

3、其中，试验管为方管，方管包括上板、下板、前板和后板，上板上设有开口容器和与开口容器连通的方孔，方孔中装有试件板，试件板上开设有长方形通孔，长方形通孔内装有能调节长方形通孔宽度的液幕接头，三通阀通过水管与开口容器连通。其中，水箱、三通阀、水管、开口容器、上板、试件板和液幕接头共同构成了液幕产生设备，通过更换不同的液幕接头能够调节液幕的厚度。

4、在使用上述装置时，首先，打开三通阀，此时，水从长方形通孔流入方管内并形成液幕；之后，打开高速摄影机并不断拍摄液幕处的图像；再之后，向水平激波管充入高压气体以产生激波；最后，通过高速摄影机记录试验数据。

5、但是，在利用上述装置研究液幕与冲击波的相互作用关系时存在以下几个问题：

6、问题一：真空箱和水平激波管分别位于试验管的两侧，在试验管中产生液幕且水平激波管产生激波(球形波)后，在测试的初期，真空箱内为负压状态，此时，液幕会向真空箱一侧倾斜，从而导致高速摄影机所记录的数据与激波与液幕的实际作用关系不符；在激波进入真空箱内后，真空箱内的气压迅速上升，且激波撞击在真空箱箱壁上后会被反弹回来，在测试的后期，被反弹回来的激波和真空箱内上升后的气压会作用在液幕上，此时，液幕同时被第一次撞击液幕的激波和被反弹回来第二次撞击液幕的激波撞击，从而导致高速摄影机所记录的数据与激波与液幕的实际作用关系不符。

7、问题二：仅通过高速摄影机所拍摄的照片来研究液幕与冲击波的相互作用关系，仅能定性分析激波的衰减规律，不能定量分析激波的衰减规律。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种液幕激波测试系统，以解决现有技术中的装置不能定量分析激波与液幕作用时的衰减规律的技术问题。

2、本发明的目的还在于提供一种液幕激波测试方法，以解决上述相同的技术问题。

3、为实现上述目的，本发明所提供的液幕激波测试系统的技术方案是：

4、一种液幕激波测试系统，包括用于产生激波的激波管、用于在测试时产生液幕的液幕产生设备、前压力传感器、后压力传感器和用于收集所有压力传感器数据的采集设备，前压力传感器至少有两个，且各前压力传感器分别设置在以激波管管口为球心的不同球面内；在测试时，后压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内，前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域外。

5、更进一步地，后压力传感器至少有两个，且各后压力传感器分别设置在以激波管管口为球心的不同球面内。

6、更进一步地，前压力传感器均设置在所述液幕朝向激波管的一侧。

7、更进一步地，前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线所形成的区域内。

8、更进一步地，各压力传感器与激波管管口连线所在的直线均不相同。

9、更进一步地，各后压力传感器和相应的前压力传感器均位于与激波管管口为球心的同一球面上。

10、更进一步地，液幕激波测试系统还包括用于拍摄液幕与激波作用时的图像的高速摄影机。

11、更进一步地，高速摄影机设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内。

12、更进一步地，高速摄影机配置有控制器，采集设备用于向控制器传递信息，以在激波被前压力传感器检测到后使控制器控制高速摄影机工作。

13、本发明的液幕激波测试系统的有益效果为：本发明为开拓性发明创造。在测试时，液幕产生设备产生液幕，后压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内，因此，后压力传感器用于检测激波与液幕作用后的强度；前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域外，所以前压力传感器检测未与液幕作用的激波的强度。激波管管口所产生的激波为球形波，由于各压力传感器的位置确定，所以各压力传感器距激波管管口的距离确定，因此可以根据各压力传感器的检测数据、液幕的数据、各压力传感器距激波管管口的距离定量分析激波衰减规律，其中，设置至少两个位于以激波管管口为球心的不同球面内的前压力传感器，能够定量分析激波在空气内的衰减规律，通过激波在空气内的衰减规律和后压力传感器距激波管管口的距离能够定量分析在无液幕时后压力传感器处的激波强度，将无液幕时后压力传感器处的激波强度与有液幕时后压力传感器实际测得的激波强度作比对分析，即可定量分析激波与液幕作用时的衰减规律。

14、同时，由于液幕激波测试系统不包括真空箱，所以不会出现激波被反弹回来再次与液幕接触的情况，压力传感器所测的数据不会受反弹回来的激波的干扰，确保各压力传感器所测数据和激波与液幕的实际作用关系相符。

15、本发明所提供的液幕激波测试方法的技术方案是：

16、一种液幕激波测试方法，将至少两个前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域外，且所有前压力传感器至少位于以激波管管口为球心的至少两个球面上，以通过前压力传感器测量位于与激波管管口为球心的不同球面处且未与液幕作用的激波的压力；将后压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内，以通过后压力传感器测量与液幕作用后的激波的压力。

17、本发明的液幕激波测试方法的有益效果为：本发明为开拓性发明创造。在测试时，激波管管口所产生的激波为球形波，由于各压力传感器的位置确定，所以各压力传感器距激波管管口的距离确定，因此可以根据各压力传感器的检测数据、液幕的数据、各压力传感器距激波管管口的距离定量分析激波衰减规律，其中，前压力传感器位于以激波管管口为球心的至少两个球面内，能够定量分析激波在空气内的衰减规律，通过激波在空气内的衰减规律和后压力传感器距激波管管口的距离能够定量分析在无液幕时后压力传感器处的激波强度，将无液幕时后压力传感器处的激波强度与有液幕时后压力传感器实际测得的激波强度作比对分析，即可定量分析激波与液幕作用时的衰减规律。

1.一种液幕激波测试系统，其特征在于，包括用于产生激波的激波管、用于在测试时产生液幕的液幕产生设备、前压力传感器、后压力传感器和用于收集所有压力传感器数据的采集设备，前压力传感器至少有两个，且各前压力传感器分别设置在以激波管管口为球心的不同球面内；在测试时，后压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内，前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域外。

2.如权利要求1所述的液幕激波测试系统，其特征在于，后压力传感器至少有两个，且各后压力传感器分别设置在以激波管管口为球心的不同球面内。

3.如权利要求1所述的液幕激波测试系统，其特征在于，前压力传感器均设置在所述液幕朝向激波管的一侧。

4.如权利要求3所述的液幕激波测试系统，其特征在于，前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线所形成的区域内。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的液幕激波测试系统，其特征在于，各压力传感器与激波管管口连线所在的直线均不相同。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的液幕激波测试系统，其特征在于，各后压力传感器和相应的前压力传感器均位于与激波管管口为球心的同一球面上。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的液幕激波测试系统，其特征在于，液幕激波测试系统还包括用于拍摄液幕与激波作用时的图像的高速摄影机。

8.如权利要求7所述的液幕激波测试系统，其特征在于，高速摄影机设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内。

9.如权利要求7所述的液幕激波测试系统，其特征在于，高速摄影机配置有控制器，采集设备用于向控制器传递信息，以在激波被前压力传感器检测到后使控制器控制高速摄影机工作。

10.一种液幕激波测试方法，其特征在于，将至少两个前压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域外，且所有前压力传感器至少位于以激波管管口为球心的至少两个球面上，以通过前压力传感器测量位于与激波管管口为球心的不同球面处且未与液幕作用的激波的压力；将后压力传感器设置在激波管管口与所述液幕边缘连线的延长线所形成的区域内，以通过后压力传感器测量与液幕作用后的激波的压力。