Análisis numérico del flujo en una tobera supersónica

Abstract

Se analiza en este trabajo en forma numérica el flujo de gases en una tobera supersónica y su descarga, expansión y mezcla en la atmósfera. Se compara la evolución dentro de la tobera de las distintas variables (presión, temperatura, número de Mach) obtenidas utilizando tres modelos de turbulencia distintos, con los resultados teóricos aproximados para flujo isoentrópico unidimensional. Se estudia el chorro de expansión y su mezcla con el aire circundante para dos casos: mismo gas (aire) con distintas temperaturas, y dos gases con distintas propiedades. Adicionalmente se analiza la generación de ruido, a partir de la distribución de potencia acústica generada en la tobera. Este análisis, llevado a cabo con un modelo axial-simétrico, permite poner a punto el dominio, el mallado, la discretización temporal y la selección de modelos de turbulencia para efectuar a posteriori un análisis 3D con un mayor nivel de complejidad.