Pérdidas Acústicas en Hidrógeno Criogénico en Transiciones Entre Tubos de Diferentes Diámetros
Autores: Conroy, Kian; Matveev, Konstantin I.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Pérdidas Acústicas en Hidrógeno Criogénico en Transiciones Entre Tubos de Diferentes Diámetros
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Oscilaciones acústicas
Sistemas criogénicos
Pérdidas menores
Dinámica de fluidos computacional
Pérdidas de transición
Inestabilidades de Taconis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las oscilaciones acústicas en sistemas criogénicos pueden ser impuestas intencionadamente, como en los criocoolers de tubo de pulso, o ocurrir espontáneamente debido a inestabilidades termoacústicas tipo Taconis. Para predecir la propagación de ondas sonoras en conductos con cambios repentinos en las áreas de sección transversal, se deben conocer las pérdidas menores asociadas con tales transiciones en flujos oscilatorios. Sin embargo, los enfoques de modelado actuales suelen basarse en correlaciones para los coeficientes de pérdida menor obtenidos en flujos estacionarios, que pueden no representar con precisión las pérdidas menores en ondas sonoras. En este estudio, se realizan simulaciones de dinámica de fluidos computacional de alta fidelidad para oscilaciones acústicas en transiciones entre tubos de diferentes diámetros llenos de hidrógeno criogénico. Los parámetros variables incluyen las relaciones de diámetro de los tubos, temperaturas (80 K y 30 K) e impedancias acústicas correspondientes a ondas estacionarias y viajeras. Los resultados de la simulación computacional se comparan con modelos acústicos de orden reducido para desarrollar correcciones para los coeficientes de pérdida menor que describen las pérdidas de transición en ondas sonoras de manera más precisa. Los hallazgos presentes pueden mejorar la precisión de los cálculos de diseño para criocoolers acústicos y las predicciones de inestabilidades Taconis.
Descripción
Las oscilaciones acústicas en sistemas criogénicos pueden ser impuestas intencionadamente, como en los criocoolers de tubo de pulso, o ocurrir espontáneamente debido a inestabilidades termoacústicas tipo Taconis. Para predecir la propagación de ondas sonoras en conductos con cambios repentinos en las áreas de sección transversal, se deben conocer las pérdidas menores asociadas con tales transiciones en flujos oscilatorios. Sin embargo, los enfoques de modelado actuales suelen basarse en correlaciones para los coeficientes de pérdida menor obtenidos en flujos estacionarios, que pueden no representar con precisión las pérdidas menores en ondas sonoras. En este estudio, se realizan simulaciones de dinámica de fluidos computacional de alta fidelidad para oscilaciones acústicas en transiciones entre tubos de diferentes diámetros llenos de hidrógeno criogénico. Los parámetros variables incluyen las relaciones de diámetro de los tubos, temperaturas (80 K y 30 K) e impedancias acústicas correspondientes a ondas estacionarias y viajeras. Los resultados de la simulación computacional se comparan con modelos acústicos de orden reducido para desarrollar correcciones para los coeficientes de pérdida menor que describen las pérdidas de transición en ondas sonoras de manera más precisa. Los hallazgos presentes pueden mejorar la precisión de los cálculos de diseño para criocoolers acústicos y las predicciones de inestabilidades Taconis.