Simulación Numérica y Experimental del Flujo de Gas Supersónico en un Medio de Baja Densidad
Autores: Dubrovin, Kirill; Yarkov, Lev; Zarvin, Alexandr; Zaitsev, Alexander; Kalyada, Valeriy; Yaskin, Alexandr; Bondar, Yevgeniy
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación Numérica y Experimental del Flujo de Gas Supersónico en un Medio de Baja Densidad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Experimental
Simulación numérica
Chorros de gas
Ecuaciones de Navier-Stokes
Número de Reynolds
Discos de Mach
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo desarrollar métodos para la simulación experimental y numérica del flujo de chorros de gas subexpandido en un medio rarefacto. El método numérico se basa en el uso de las ecuaciones de Navier-Stokes en el régimen de flujo continuo y el método de simulación directa de Monte Carlo en el régimen de flujo transicional. El método experimental incluye la modelización de flujos de chorros en el dispositivo gasodinámico LEMPUS-2 con diagnósticos de haz de electrones para las mediciones de densidad del chorro. Los resultados de la modelización experimental para las boquillas de varios diámetros confirman que un parámetro clave que determina la estructura del chorro es el número de Reynolds basado en la longitud característica Re. Los resultados de las simulaciones numéricas concuerdan bien con los datos experimentales tanto para los valores máximos de Re considerados (aproximadamente 30) cuando se forma una estructura de chorro de barril con discos de Mach, como para los valores mínimos (aproximadamente 4) cuando no se forman discos de Mach. En todo el rango de parámetros, se observa un significativo nonequilibrio térmico en todos los segmentos del chorro donde se realizan las mediciones.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo desarrollar métodos para la simulación experimental y numérica del flujo de chorros de gas subexpandido en un medio rarefacto. El método numérico se basa en el uso de las ecuaciones de Navier-Stokes en el régimen de flujo continuo y el método de simulación directa de Monte Carlo en el régimen de flujo transicional. El método experimental incluye la modelización de flujos de chorros en el dispositivo gasodinámico LEMPUS-2 con diagnósticos de haz de electrones para las mediciones de densidad del chorro. Los resultados de la modelización experimental para las boquillas de varios diámetros confirman que un parámetro clave que determina la estructura del chorro es el número de Reynolds basado en la longitud característica Re. Los resultados de las simulaciones numéricas concuerdan bien con los datos experimentales tanto para los valores máximos de Re considerados (aproximadamente 30) cuando se forma una estructura de chorro de barril con discos de Mach, como para los valores mínimos (aproximadamente 4) cuando no se forman discos de Mach. En todo el rango de parámetros, se observa un significativo nonequilibrio térmico en todos los segmentos del chorro donde se realizan las mediciones.