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Investigación Numérica de la Condensación No-Equilibrio en una Boquilla Supersónica Basada en Nucleación Espontánea

Autores: Kouchaksaraei, Saman Javadi; Akrami, Mohammad

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Investigación Numérica de la Condensación No-Equilibrio en una Boquilla Supersónica Basada en Nucleación Espontánea


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Factores
Condensación no equilibrada
Condiciones operativas
Presión
Temperatura
Radio de gota

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La condensación no equilibrada implica una física intrincada, lo que hace crucial investigar a fondo los factores que la influyen. Comprender estos factores es esencial para optimizar el rendimiento del sistema y minimizar los efectos negativos asociados con la condensación no equilibrada. Este estudio se centró en examinar el impacto de diversas condiciones operativas en un modo de saturación sobre la condensación no equilibrada dentro de una boquilla supersónica. Las condiciones de operación bajo investigación involucraron presiones de 25 kPa, 50 kPa, 75 kPa y 100 kPa. Cada estado de saturación fue examinado para evaluar su efecto en varios parámetros, como temperatura, presión, fracción de masa líquida, radio de las gotas, tasa de nucleación, número de Mach y conteo de gotas. Emergiendo un patrón consistente en todas las muestras. A medida que el gas se aceleraba a través de la sección convergente de la boquilla, tanto la presión como la temperatura disminuían gradualmente. Sin embargo, al alcanzar la garganta y entrar en la sección divergente, ocurrió un fenómeno conocido como choque de condensación. Esta onda de choque provocó un aumento repentino y significativo tanto en la presión como en la temperatura. Después del choque, ambos parámetros reanudaron su tendencia a la baja a lo largo de la longitud restante de la boquilla. Curiosamente, aumentar la presión inicial del gas llevó a un choque de condensación menos intenso. Además, elevar la presión de saturación en la entrada de la boquilla resultó en gotas más grandes y una mayor concentración de líquido dentro del flujo de gas. Al cuadruplicar la presión de saturación de entrada de 25 a 100 kPa, se observó un aumento sustancial del 106.9% en el radio de las gotas y un aumento del 9.65% en la fracción de masa líquida en la salida de la boquilla.

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