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Visualización y determinación de parámetros de flujos supersónicos en micro-boquillas convergentes-divergentes utilizando la técnica Z de Schlieren y mecánica de fluidos

Autores: Mendoza-Anchondo, Reyna Judith; Alvarez-Herrera, Cornelio; Murillo-Ramírez, José Guadalupe

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Visualización y determinación de parámetros de flujos supersónicos en micro-boquillas convergentes-divergentes utilizando la técnica Z de Schlieren y mecánica de fluidos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Pequeña escala
Supersónico
Microboquillas
Célula de choque
Impulso específico
Estructura del flujo de aire

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los micro-nozzles de tipo convergente-divergente a pequeña escala y supersónicos, con tamaños característicos de alrededor de unos pocos centímetros y radios de salida y garganta de décimas de milímetros, fueron el objeto de este estudio. Utilizando la técnica óptica Z de schlieren, se visualizaron los flujos de aire supersónicos establecidos en la salida de siete boquillas. Se analizó la dependencia de las características de la celda de choque en la relación de presión de la boquilla (NPR), definida como la relación entre la presión de estancamiento y la presión atmosférica. También se estudió la dependencia del empuje de la boquilla y el impulso específico en función de la relación NPR y la tasa de flujo másico, utilizando un dispositivo simple basado en conceptos de mecánica de fluidos. Los resultados obtenidos están en concordancia con resultados similares obtenidos en investigaciones publicadas recientemente sobre boquillas de doble campana. El empuje de todas las boquillas depende linealmente del espaciado de la celda de choque, que es uno de los hallazgos más relevantes de esta investigación. En otras palabras, la estructura del flujo de aire de salida determina el rendimiento de las boquillas, como el empuje o el impulso específico que producen. Estas pequeñas boquillas ofrecen ventajas significativas sobre las boquillas convencionales en cuanto a bajo consumo de energía y menor costo de fabricación, lo que las hace adecuadas para la investigación científica en micropropulsión espacial y sistemas microelectrónicos de refrigeración, entre otras aplicaciones.

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