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Diseño y Caracterización de un Tubo Ludwieg de Banco para Mediciones Aerodinámicas a través de la Cuantificación Simultánea del Número de Mach y la Velocidad

Autores: Leonov, Boris S.; Binzley, Richard Q.; Phillips, Nathan G.; Rosser, Roman; Siddiqui, Farhan; Dogariu, Arthur; Miles, Richard B.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2026

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Acceso abierto

Artículo científico
2026

Diseño y Caracterización de un Tubo Ludwieg de Banco para Mediciones Aerodinámicas a través de la Cuantificación Simultánea del Número de Mach y la Velocidad


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Diseño
Túnel de viento supersónico
Desarrollo de diagnósticos ópticos
Investigación en dinámica de fluidos
Túnel de tubo Ludwieg
Métodos de caracterización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este artículo presenta el diseño y la caracterización detallada de un nuevo túnel de viento supersónico en el Laboratorio Aeroespacial para Láseres, Electromagnetismo y Óptica de la Universidad Texas A&M, diseñado para el desarrollo de diagnósticos ópticos y la investigación fundamental de dinámica de fluidos compresibles a escala reducida. Se seleccionó una arquitectura de túnel de tubo Ludwieg debido a su robustez, versatilidad y bajos costos operativos. El túnel consiste en un tubo de impulsión de 50 pies de largo construido a partir de bobinas modulares Tri-Clamp, una boquilla Mach 4 con un diámetro de salida de 3 pulgadas configurada como un chorro libre, y una válvula de acción rápida con un tiempo de apertura de 14 ms para operación de ciclo de alta carga. Esta construcción demostró ser una solución robusta, compacta y asequible para aplicaciones académicas. Los métodos de caracterización consistieron en medidas simultáneas de schlieren de puntos de alta velocidad, presión total y estática, y etiquetado de excitación electrónica con láser de femtosegundos. La velocidad de flujo promedio para el primer tiempo de prueba en estado estacionario se midió a través de FLEET en (668.0 +/- 5.7) m/s. El número de Mach se calculó en función de los ángulos de los choques oblicuos adjuntos formados cerca del modelo de cono de 30 grados. El número de Mach calculado fue repetible de una ejecución a otra y tuvo pequeñas oscilaciones cerca del valor promedio de 3.96 +/- 0.03. Basado en la velocidad y el número de Mach medidos simultáneamente, se calculó que la temperatura estática estaba entre (68.6 +/- 0.3) K y (66.3 +/- 0.3) K durante el tiempo de prueba de 400 ms, definiendo completamente el estado termodinámico del flujo de corriente libre generado.

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