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
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
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.
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.