لوله شوک به عنوان یکی از تجهیزات آزمایشگاهی پرکاربرد، با ایجاد اختلاف فشار کنترلشده بین دو ناحیه و حذف دیافراگم، قابلیت تولید امواج شوک با زمان خیز بسیار کوتاه را فراهم می کند. در این مطالعه، پدیده موج ضربه ای ناشی از پاره شدن غشای جدا کننده در یک لوله شوک پله ای به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت بررسی پدیده توزیع فشار و انتشار امواج در یک لوله شوک از نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده شد. شبیه سازی های انجامشده در اعداد ماخ 3/1 و 4/2 و برای هندسه های متفاوت دیواره انتهایی اجرا شده است و پارامترهای جریان شامل توزیع فشار، میدان سرعت و تغییرات دمایی در دامنه محاسباتی به دقت تحلیل شده اند. نتایج بررسی نشان میدهد که تغییر هندسه دیواره انتهایی لوله می تواند تأثیر قابلتوجهی بر کاهش قدرت امواج انعکاسی داشته باشد. این اثر با مقایسه نمودارهای تغییرات فشار در لحظه برخورد و انعکاس موج شوک برای هندسه های مختلف به صورت کمّی ارزیابی شده است. نتایج کمّی نشان می دهد که بهینه سازی هندسه دیواره انتهایی (طرح ه) اگرچه منجر به افزایش حدود ۳۳ درصدی گرادیان فشار در دو سمت موج برگشتی می شود، اما در نهایت کاهش قابل ملاحظه حدود ۷۳ درصدی در شیب فشار انعکاسی را در مقایسه با هندسه ساده (طرح الف) به همراه دارد. این کاهش، بیانگر افزایش بازه زمانی آزمایش است که امکان مطالعه دقیقتر پدیده های گذرا را فراهم می سازد.
[1] I. Cernak, "The importance of systemic response in the pathobiology of blast-induced neurotrauma," Frontiers in Neurology, vol. 1, p. 151, 2010, https://doi.org/10.3389/fneur.2010.00151
[3] N. Parziale, J. Rabinovitch, G. Blanquart, H. Hornung, and J. Shepherd, "Proposed vertical expansion tunnel," AIAA journal, vol. 51, no. 12, pp. 2792-2799, 2013, https://doi.org/10.2514/1.J052389
[4] M. Chavko, W. A. Koller, W. K. Prusaczyk, and R. M. McCarron, "Measurement of blast wave by a miniature fiber optic pressure transducer in the rat brain," Journal of neuroscience methods, vol. 159, no. 2, pp. 277-281, 2007, https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2006.07.018
[6] J. Shao et al., "High-speed imaging of n-heptane ignition in a high-pressure shock tube," Proceedings of the Combustion Institute, vol. 38, no. 1, pp. 911-918, 2021, https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.06.158
[7] A. Matsuda, Y. Kondo, and N. Aoyama, "Shock wave modulation due to discharged plasma using a shock tube," Mechanical Engineering Journal, vol. 3, no. 6, pp. 16-00120, 2016, https://doi.org/10.1299/mej.16-00120
[8] Z. Yao, X. Liu, C. Wang, and W. Yang, "Improved traceable measurement of the reflected step pressure in shock tube with the compensation of shock wave attenuation," Aerospace Science and Technology, vol. 107, p. 106302, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106302
[9] A. Kiverin and I. Yakovenko, "Ignition and detonation onset behind incident shock wave in the shock tube," Combustion and Flame, vol. 204, pp. 227-236, 2019, https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2019.03.012
[10] I. Stotz, G. Lamanna, and B. Weigand, "Fluid disintegration studies in a specialized shock tube," Progress in Propulsion Physics, vol. 2, pp. 165-206, 2011,https://doi.org/10.1051/eucass/201102165
[11] R. A. Kumar, K. H. Dong, and S. Toshiaki, "Computational study on micro shock tube flows with gradual diaphragm rupture process," Open Journal of Fluid Dynamics, vol. 2, no. 4, pp. 143-150, 2012, https://doi.org/10.4236/ojfd.2012.24A027
[12] Z. Jiang, "Wave dynamic processes induced by a supersonic projectile discharging from a shock tube," Physics of fluids, vol. 15, no. 6, pp. 1665-1675, 2003, https://doi.org/10.1063/1.1566752
[13] G. Jourdan et al., "Analysis of shock-wave propagation in aqueous foams using shock tube experiments," Physics of Fluids, vol. 27, no. 5, p. 052103, 2015, https://doi.org/10.1063/1.4919905
[14] J. T. Lipkowicz et al., "Numerical investigation of remote ignition in shock tubes," Flow, Turbulence and Combustion, vol. 106, pp. 471-498, 2021, https://doi.org/10.1007/s10494-020-00219-w
[15] M. Satchell et al., "Analytical method of evaluating nonuniformities in shock tube flows: Application," AIAA Journal, vol. 60, no. 2, pp. 669-676, 2022, https://doi.org/10.2514/1.J060991
[16] S. Sembian and M. Liverts, "On using converging shock waves for pressure amplification in shock tubes," Metrologia, vol. 57, no. 3, p. 035008, 2020, https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab7f99
[17] U. Teubner et al., "Laser-plasma induced shock waves in micro shock tubes," New Journal of Physics, vol. 19, no. 10, p. 103016, 2017, https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa83d8
[18] Z. Zhai, L. Zou, Q. Wu, and X. Luo, "Review of experimental Richtmyer-Meshkov instability in shock tube: From simple to complex," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, vol. 232, no. 16, pp. 2830-2849, 2018, https://doi.org/10.1177/0954406217727305
[19] S. Medvedev et al., "Testing of explosion-proof coatings in cylindrical and conical shock tubes," Russian Journal of Physical Chemistry B, vol. 14, no. 5, pp. 946-950, 2020, https://doi.org/10.1134/S1990793120060251
[20] J. Subburaj, M. Figueroa-Labastida, and A. Farooq, "Predicting non-ideal effects from the diaphragm opening process in shock tubes," Physics of Fluids, vol. 37, no. 1, 2025, https://doi.org/10.1063/5.0251146
[21]J. Hagiwara, N. Shigeta, N. Kimura, D. Custodio, T. Asahi, K. Ozawa, T. Yamaguchi, Y. Nakamura, and A. Sasoh, "Geometrical impedance matching for weak shock waves at shock tube end wall," Physics of Fluids, vol. 37, no. 4, 2025, https://doi.org/10.1063/5.0260782
[22]S. Golovastov, G. Bivol, and F. Kuleshov, "Interaction of strong shock waves with perforated stainless-steel plate in a shock tube," Experiments in Fluids, vol. 66, no. 6, 2025, https://doi.org/10.1007/s00348-025-04051-8
[23]A. Svete, B. Novak, U. Planko, and J. Kutin, "Experimental investigation of the developed focusing elements for generating extreme pressures in a diaphragmless shock tube," Scientific Reports, vol. 15, no. 1, 2025, https://doi.org/10.1038/s41598-025-08529-7
[24]B. Novak, A. Svete, and J. Kutin, "Effects of the shock tube diameter on shock wave propagation in a diaphragmless shock tube," Measurement: Sensors, vol. 31, 2025, https://doi.org/10.1016/j.measen.2024.101687
[25]J. Shen, D. Yao, Z. Shao, F. Ji, X. Chen, W. Chen, and J. Li, "The Effect of Contraction–Expansion Nozzle on High-Temperature Shock Tube Flow," Aerospace, vol. 12, no. 2, 2025, https://doi.org/10.3390/aerospace12020120
[27] R. E. Duff and A. N. Blackwell, "Explosive driven shock tubes," Review of Scientific Instruments, vol. 37, no. 5, pp. 579-586, 1966, https://doi.org/10.1063/1.1720256
[28] A. C. Courtney, L. P. Andrusiv, and M. W. Courtney, "Oxy-acetylene driven laboratory scale shock tubes for studying blast wave effects," Review of Scientific Instruments, vol. 83, no. 4, p. 045111, 2012, https://doi.org/10.1063/1.3702803
[29] Z. Zhai, T. Si, X. Luo, and J. Yang, "On the evolution of spherical gas interfaces accelerated by a planar shock wave," Physics of Fluids, vol. 23, no. 8, p. 084104, 2011, https://doi.org/10.1063/1.36
خسروی فارسانی,ایوب و رحیمی آسیابرکی,حسین . (1405). بررسی عددی توزیع فشار و انتشار امواج در یک لوله شوک پلهای. مجله مهندسی مکانیک, 35(1), 44-55. doi: 10.30506/mmep.2026.2067567.2254
MLA
خسروی فارسانی,ایوب , و رحیمی آسیابرکی,حسین . "بررسی عددی توزیع فشار و انتشار امواج در یک لوله شوک پلهای", مجله مهندسی مکانیک, 35, 1, 1405, 44-55. doi: 10.30506/mmep.2026.2067567.2254
HARVARD
خسروی فارسانی ایوب, رحیمی آسیابرکی حسین. (1405). 'بررسی عددی توزیع فشار و انتشار امواج در یک لوله شوک پلهای', مجله مهندسی مکانیک, 35(1), pp. 44-55. doi: 10.30506/mmep.2026.2067567.2254
CHICAGO
ایوب خسروی فارسانی و حسین رحیمی آسیابرکی, "بررسی عددی توزیع فشار و انتشار امواج در یک لوله شوک پلهای," مجله مهندسی مکانیک, 35 1 (1405): 44-55, doi: 10.30506/mmep.2026.2067567.2254
VANCOUVER
خسروی فارسانی ایوب, رحیمی آسیابرکی حسین. بررسی عددی توزیع فشار و انتشار امواج در یک لوله شوک پلهای. MMEP. 1405;35(1):44-55. doi: 10.30506/mmep.2026.2067567.2254
