Análisis numérico de un chorro de nitrógeno: supercrítico y transcrítico

Abstract

El estudio de los chorros (en especial los de densidad variable) ha cobrado gran importancia en las últimas décadas debido a su utilidad en diferentes campos de la ingeniería, por lo que el analizarlo desde distintas áreas (experimental, computacional, etc.) da paso a tener un mejor entendimiento, así como de su funcionalidad. En esta tesis se estudia el comportamiento del núcleo denso y potencial de los chorros de densidad variable, la zona de autosimilaridad además de las características de la turbulencia en las zonas mencionadas anteriormente. El estudio se realiza por medio de una simulación numérica de dos casos que tienen como base los experimentos de Mayer. Para la descripción de la turbulencia se utiliza la técnica LES, mientras que para obtener el comportamiento de un gas real se hace uso de la ecuación de estado de Soave-Redlich-Kwong y los Métodos de Chung para las propiedades de transporte. Con los resultados obtenidos se puede concluir que los contornos de densidad y temperatura no evolucionan de la misma forma, aunque estén directamente relacionados para ambos casos y esto se comprueba al observar que rompen en diferentes posiciones axiales. El núcleo denso rompe primero en comparación con el potencial para ambos casos). Para el caso transcrítico, el núcleo denso rompe 4D aguas abajo del núcleo denso para el caso supercrítico, esto se debe a la aparición y efecto del escudo térmico en el primer caso. La turbulencia de la región del cortante, previo a la región de pseudosimilaridad es altamente anisotrópica.