Efecto del Dióxido de Carbono Disuelto en la Cavitación en un Orificio Circular
Autores: Safaei, Sina; Mehring, Carsten
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Efecto del Dióxido de Carbono Disuelto en la Cavitación en un Orificio Circular
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigar
Concentración de gas disuelto
Inicio de cavitación
Desarrollo de cavitación
Dióxido de carbono
Número de cavitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, investigamos el efecto de la concentración de gas disuelto en el inicio y desarrollo de la cavitación en un orificio afilado y transparente, similar al analizado previamente por Nurick en el contexto de inyectores de líquido. El líquido de trabajo es agua, y se emplea dióxido de carbono como gas disuelto no condensable. Se determinan los puntos de inicio de la cavitación para diferentes niveles de concentración de gas disuelto midiendo las presiones estáticas en la pared justo después de la contracción del orificio y observando visualmente el inicio de la formación y colapso de una nube de burbujas (vapor) localizada. El inicio de la cavitación se correlaciona con un plateau en las mediciones de presión estática en la pared como función de un número de cavitación. Se encuentra que un aumento en la cantidad de dióxido de carbono disuelto incrementa el número de cavitación en el que ocurre el inicio de la cavitación. La transición de la cavitación en nube a la cavitación en lámina extendida o cavitación completa a lo largo de toda la longitud del orificio ocurre de manera repentina y se desplaza a números de cavitación más altos con el aumento del contenido de gas disuelto. Se realizan mediciones del caudal volumétrico para determinar el cambio en el coeficiente de descarga con el número de cavitación y el contenido de gas disuelto para los casos investigados. Se llevan a cabo análisis de CFD basados en el modelo de cavitación de Zwart et al. y el modelo de Yang et al. para tener en cuenta los gases no condensables. Los coeficientes de descarga obtenidos de las simulaciones numéricas están en buena concordancia con los valores experimentales, aunque son ligeramente más altos en el caso de cavitación. El inicio más temprano de la cavitación del fluido (es decir, el inicio de la cavitación a números de cavitación más altos) con el aumento del contenido de dióxido de carbono disuelto no se predice utilizando el modelo numérico empleado.
Descripción
En este trabajo, investigamos el efecto de la concentración de gas disuelto en el inicio y desarrollo de la cavitación en un orificio afilado y transparente, similar al analizado previamente por Nurick en el contexto de inyectores de líquido. El líquido de trabajo es agua, y se emplea dióxido de carbono como gas disuelto no condensable. Se determinan los puntos de inicio de la cavitación para diferentes niveles de concentración de gas disuelto midiendo las presiones estáticas en la pared justo después de la contracción del orificio y observando visualmente el inicio de la formación y colapso de una nube de burbujas (vapor) localizada. El inicio de la cavitación se correlaciona con un plateau en las mediciones de presión estática en la pared como función de un número de cavitación. Se encuentra que un aumento en la cantidad de dióxido de carbono disuelto incrementa el número de cavitación en el que ocurre el inicio de la cavitación. La transición de la cavitación en nube a la cavitación en lámina extendida o cavitación completa a lo largo de toda la longitud del orificio ocurre de manera repentina y se desplaza a números de cavitación más altos con el aumento del contenido de gas disuelto. Se realizan mediciones del caudal volumétrico para determinar el cambio en el coeficiente de descarga con el número de cavitación y el contenido de gas disuelto para los casos investigados. Se llevan a cabo análisis de CFD basados en el modelo de cavitación de Zwart et al. y el modelo de Yang et al. para tener en cuenta los gases no condensables. Los coeficientes de descarga obtenidos de las simulaciones numéricas están en buena concordancia con los valores experimentales, aunque son ligeramente más altos en el caso de cavitación. El inicio más temprano de la cavitación del fluido (es decir, el inicio de la cavitación a números de cavitación más altos) con el aumento del contenido de dióxido de carbono disuelto no se predice utilizando el modelo numérico empleado.