Comparación entre metodologías numéricas y experimentales para la determinación de la entalpía total en el PWT Scirocco
Autores: Smoraldi, Antonio; Cutrone, Luigi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Comparación entre metodologías numéricas y experimentales para la determinación de la entalpía total en el PWT Scirocco
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Instalación arc-jet
Condiciones térmicas extremas
Entalpía de flujo
Túnel de viento de plasma scirocco
Técnicas experimentales
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Las pruebas en la instalación de arco-jet son críticas para replicar las condiciones térmicas extremas que se encuentran durante la entrada planetaria a alta velocidad, donde la determinación precisa de la entalpía del flujo es esencial. A pesar de su importancia, aún no se había realizado una comparación sistemática de los métodos para determinar la entalpía en el túnel de viento de plasma Scirocco. Este estudio evalúa tres técnicas experimentales: el método de garganta sónica, el método de balance de calor y el método de transferencia de calor, bajo diversas condiciones de operación en la instalación Scirocco, empleando una configuración de boquilla C (boquilla cónica de 10 grados de ángulo medio con un diámetro de salida de 90 cm). Estos métodos se comparan con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFDs) para abordar las discrepancias entre los valores de entalpía y flujo de calor experimentales y predichos. Desviaciones significativas entre los resultados medidos y simulados llevaron a una reevaluación de los modelos numéricos y experimentales. Inicialmente, el modelo de Navier-Stokes, que asume flujos químicamente reactivos, no equilibrados y paredes de cobre completamente catalíticas, subestimó el flujo de calor. Al incorporar un comportamiento catalítico parcial para la superficie de la sonda de cobre, los resultados de CFD mostraron una mejor concordancia con los datos experimentales, proporcionando una representación más precisa del flujo de calor y la entalpía del flujo dentro del entorno de prueba.
Descripción
Las pruebas en la instalación de arco-jet son críticas para replicar las condiciones térmicas extremas que se encuentran durante la entrada planetaria a alta velocidad, donde la determinación precisa de la entalpía del flujo es esencial. A pesar de su importancia, aún no se había realizado una comparación sistemática de los métodos para determinar la entalpía en el túnel de viento de plasma Scirocco. Este estudio evalúa tres técnicas experimentales: el método de garganta sónica, el método de balance de calor y el método de transferencia de calor, bajo diversas condiciones de operación en la instalación Scirocco, empleando una configuración de boquilla C (boquilla cónica de 10 grados de ángulo medio con un diámetro de salida de 90 cm). Estos métodos se comparan con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFDs) para abordar las discrepancias entre los valores de entalpía y flujo de calor experimentales y predichos. Desviaciones significativas entre los resultados medidos y simulados llevaron a una reevaluación de los modelos numéricos y experimentales. Inicialmente, el modelo de Navier-Stokes, que asume flujos químicamente reactivos, no equilibrados y paredes de cobre completamente catalíticas, subestimó el flujo de calor. Al incorporar un comportamiento catalítico parcial para la superficie de la sonda de cobre, los resultados de CFD mostraron una mejor concordancia con los datos experimentales, proporcionando una representación más precisa del flujo de calor y la entalpía del flujo dentro del entorno de prueba.