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Hacia la simulación de líquidos criogénicos intermitentes mediante un solucionador de volumen de fluido completamente compresible

Autores: Palomino Solis, Daniel Angel; Piscaglia, Federico

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Hacia la simulación de líquidos criogénicos intermitentes mediante un solucionador de volumen de fluido completamente compresible


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Compresible
Fluido
VOF
Cambio de fase
Flujos de alta velocidad
Atomización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Presentamos un solucionador de volumen de fluido (VOF) completamente compresible de un solo fluido con cambio de fase para flujos a alta velocidad, donde la atomización del líquido puede ocurrir ya sea por la aerodinámica o por el efecto de la presión local. La aproximación VOF entre una fase no miscible (gas no condensable) y una mezcla de dos fluidos (líquido y vapor) representa el núcleo líquido del chorro y su atomización. Se utiliza un modelo barotrópico en combinación con la ecuación de estado (EoS) para vincular la densidad de la mezcla con la presión y la temperatura. El solucionador está escrito con el objetivo de simular inyecciones a alta presión en sistemas gas-líquido, donde la presión del líquido es lo suficientemente alta como para causar una compresión significativa del gas circundante. Diseñado de manera orientada a objetos en C++, el solucionador es capaz de soportar cualquier tipo de EoS; el objetivo es aplicarlo a la simulación de la inyección de propelente líquido en motores de cohetes. El presente trabajo incluye el desarrollo base; se proporciona una evaluación de verificación del código mediante la solución de un conjunto de experimentos numéricos para probar la acotación, convergencia y precisión del método. Finalmente, se utilizan mediciones experimentales de un flujo microscópico en cavitación en la boquilla, disponibles en la literatura, para una primera validación con cambio de fase.

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