VT

Impul/sion

Fig. 112 (b).— Circuit d’amorçage et générateur de haute tension

Vers impulsion

Secteur 110 v 50 &

NTI

une première image sur le premier couteau (C.) qui en limite rectilignement un bord, un objectif achromatique (O.) formant une deuxième image de (S) sur le couteau réglable (C.). Deux fenêtres dans la paroi du tube [voir fig. 108 et 110 (d)| permettent le passage du faisceau lumineux. Le couteau (C.) est réglé de manière que la cellule à gaz, placée derrière lui, ne reçcoive que les rayons lumineux réfractés lors du passage de onde de choc.

Le montage électronique est compris dans deux châssis montés sur une table roulante afin de faciliter leur déplacement. Dans le premier châssis [fig. 112 (a)] se trouvent l’amplificateur de puissance et le circuit de retard réglable par un potentiomètre. Dans le second [fig. 112 (b)] on trouve le circuit d’amorçage relié à la troisième électrode de léclateur [voir /ig. 83 ()] et commandé par le signal à sa sortie du circuit de retard, ainsi que le générateur de haute tension et un condensateur de 0,1 F alimenté par un bloc Philips pour télévision.

Pour se placer dans des conditions voisines de l'amortissement optimum, afin d’avoir une étincelle la plus brève possible (de l’ordre de 0,1 us), nous avons réduit autant que possible la longueur des connexions, c’est-à-dire la self-induction du circuit de décharge, et nous avons disposé, de plus, une résistance additionnelle de 100 Q.

2,4.3 Fonctionnement.

Ainsi que nous l’avons dit, le fonctionnement du tube de choc est très simple. Lorsque le rapport des pressions de part et d’autre de la membrane a atteint la valeur requise, la membrane se rompt, et l’air comprimé dans la chambre haute pression se détend et donne lieu à une onde de choc. Mais par suite, entre autres choses, des dimensions finies du tube, du mode de destruction de la membrane, de la viscosité du gaz, le phénomène se complique et les mesures expérimentales diffèrent de la théorie établie.

Dès l'instant de la rupture de la membrane des phénomènes ondulatoires prennent naissance dans le tube. On peut observer sur la figure 113 (exemple de ce qui se passe quelques instants après l'éclatement de la membrane M pour un rapport de pressions initial donné) : une onde de choc plane (C) se déplaçant vers la droite dans la chambre de détente à une vitesse supérieure à la célérité du son. Suit un domaine à pression constante (A) correspondant aux gaz comprimés qui se trouvaient à droite de la membrane et ayant acquis une vitesse d'écoulement constante : c’est ce domaine qui est principalement utilisé, à cause de son uniformité, comme soufflerie supersonique non permanente. Dans le domaine (B), contigu au domaine (A), règne la même vitesse d'écoulement et la même pression. Ce domaine contient les gaz échappés par détente de la chambre haute pression, et la température et la densité sont différentes de celles en (A): en conséquence, le nombre de Mach n’est pas le même dans ces deux domaines. La surface de contact (F) entre (A) et (B) est appelée, par certains auteurs, « front froid >» ou encore « onde de pression ». En (A), le nombre de Mach maximum est 1,89 (pour l'air). Derrière la surface de contact, en (B), l'écoulement n’est pas aussi uniforme que le voudrait la théorie et la turbulence est importante car l'air

Tue

de ce domaine a dû passer par la membrane crevée; la valeur maximum du nombre de Mach est d'environ 5, le nombre de Reynolds est également plus grand qu’en (A). L’onde de détente (O) se propage vers la gauche dans la chambre de compression. Le front de cette onde progresse dans un milieu (Œ) non agité (où règne encore la haute pression initiale) avec la vitesse locale du son. L’arrière de l’onde de détente se propage, au contraire, dans un milieu (D) à température réduite et ayant acquis une vitesse d'écoulement dirigée vers la droite. La vitesse

de la queue de l’onde de détente, par rapport à des coordonnées fixes, liées au tube, est donc :

NE (C7) C; — vitesse locale du son; u — vitesse locale du fluide.

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Fig. 113

Si la chute de pression est suffisante, u peut être supérieure à C,, de sorte que la vitesse peut devenir positive. La queue de l’onde se déplace alors vers la droite, c’est-à-dire dans la même direction que le choc.

Le front (O) de l’onde de détente, après avoir atteint le fond de la chambre de compression et s’être réfléchi, se propagera alors le long du tube, vers la droite, à la suite de l’onde de choc. Selon les longueurs des chambres de compression et de détente, il peut éventuellement la rattraper et l’annuler.

L’onde de choc étant parvenue à l’extrémité de la chambre de détente, une autre réflexion se produit donnant lieu à une détente si l’extrémité est ouverte, ou à une compression d'intensité double de l’incidente si l’extrémité est fermée. Dans ce dernier cas, l’onde réfléchie progresse vers l’amont (vers la gauche) et elle amène l’écoulement à s’arrêter, ce qui donne lieu à une zone stagnante à pression constante, derrière lui.

Par suite des réflexions multiples et des discontinuités de température, le phénomène devient rapidement compliqué et imprévisible.

La théorie du tube de choc suppose que la membrane est une surface plane perpendiculaire aux parois et qui disparaît instantanément. En fait, avant la rupture, la membrane s’incurve et les fissures partent d’un point, si bien que l'air contenu dans la chambre de compression sort d’abord en jet d’une ouverture qui s’élargit fortement par la suite. La théorie unidimensionnelle idéalisée n’est donc pas valable au voisinage immédiat de la membrane. De même, l'onde de compression, au début, n’est pas unique; initialement, il se produit des suites d'ondes de choc élémentaires très rapprochées, de forme approximativement sphérique et qui, en se réunissant de façon plus ou moins ordonnée, forment l’onde finale dont la pression, de ce fait, est un peu inférieure à la somme des pressions individuelles.

«() … Pendant chaque interaction de ces faibles ondes de choc, il se développe une onde de raréfaction qui se propage dans le sens négatif par rapport à l’onde de choc. Il se forme, en conséquence, une interaction complexe, et le résultat net en est une onde de choc incurvée descendant dans le tube et une faible onde de raréfaction qui s’en écarte dans la direction opposée. À la paroi du tube, l’onde de choc incurvée se réfléchit. Il se produit initialement une réflexion régulière, mais lorsque l’onde de choc incurvée se propage en s’éloignant de la membrane, l’angle entre le front de l'onde et la paroi du tube augmente jusqu’à ce qu’il y ait établissement de la réflexion de Mach. Le choc de Mach produit se développe et rejoint celui venant de l’autre paroi du tube. Pendant linteraction entre les fronts d’onde réfléchie et incident, il y a production d’une onde de raréfaction qui s'éloigne du choc de Mach. L’onde de choc finalement produite par les deux chocs de Mach est ce que nous avons appelé l'onde de choc principale. »

L’intensité de l’onde finale de choc est donc inférieure à sa valeur théorique et il se produirait une région de détente non uniforme dans la zone arrière (A), près de la surface de contact (F) (fig. 113).

Mais, bien qu'inférieure aux prévisions théoriques, la vitesse de l'onde de choc principale est très uniforme le long du tube (une légère diminution de la valeur théorique de la vitesse de l'onde de choc peut être encore causée par la petite discontinuité créée par les joints entre les sections du tube, qui perturbent l'onde par formation d’ondes réfléchies).

Dans le calcul de la vitesse de onde de choc, il faudrait encore tenir -compte que le gaz n’est pas parfait et qu’il y a frottement aux parois du tube: le retard est d'autant plus important que le diamètre du tube est plus petit.

Il convient encore de noter conime causes d'erreur :

— la variation du rapport des chaleurs spécifiques y avec la température, variation qui peut avoir quelques effets sur la pression, la densité et le nombre de Mach observés dans le domaine situé derrière l'onde de choc;

(4) Voir R. K. Loss [17].

Po vie : , 7 = 2 l'existence, mentionnée par R. K. Logg [17], de deux ondes de choc transitoires dans la région (B) (fig. 113) située derrière la surface de contact, et qui auraient pour effet de développer la couche limite sur les côtés du tube: — la complexité de l’onde de raréfaction principale, surtout pour de grands rapports de pression de part et d'autre de la membrane:

— enfin, l'onde de choc n’est pas discontinue; elle a une certaine épaisseur qui, dans le cas de l'air, serait voisine de 66.10-7 cm pour NE=A000 m/s 321.

2,4.4 Striogrammes obtenus.

2,44.1 ONDE DE CHOC A L'AIR LIBRE À LA SORTIE DE LA CHAMBRE DE DÉTENTE.

Les deux striogrammes ci-après ont été obtenus avec un tube très court (chambre haute pression — 25 cm, chambre basse pression — 40 em)

Fig. 114 Fig. 115

et un rapport de pression de 4. L’onde de choc, ayant atteint l'extrémité ouverte du tube, s’épanouit sphériquement dans Fair libre et sa vitesse diminue rapidement (fig. 114).

On voit sur la figure 115 que son front se désagrège et plusieurs ondes se sont réfléchies sur le cylindre.