Resumen de Análisis numérico del comportamiento del flujo en la sección de la garganta de una tobera cónica experimental

San Luis Baudilio Tolentino Masgo, Maria Alejandra Parco, Simón Caraballo, Leonardo Lacruz, Vicente Marcano, John Dwiht Ferreira Rodríguez, Jorge Mírez

• español

  El patrón de flujo en toberas supersónicas lo definen los perfiles aerodinámicos de la geometría de las paredes internas, entre otros parámetros, donde la garganta es una sección crítica. En el presente trabajo, el objetivo es analizar el comportamiento del flujo en la sección recta de la garganta de una tobera cónica experimental de un motor de cohete sonda de combustible sólido. El flujo sobreexpandido se simuló con el código ANSYS-Fluent en un dominio computacional 2D, empleando el modelo RANS y el modelo de turbulencia de Menter, y la ecuación de Sutherland para la viscosidad en función de la temperatura. Se llevaron a cabo cinco casos de estudio para la longitud de garganta en el rango de 1-10 mm. Se obtuvo fluctuaciones de número de Mach, presión y temperatura, ondas de choque oblicuas en la sección de la garganta para la longitud de 10 mm; para longitudes menores disminuyó la intensidad de la magnitud del choque. Se concluye que para la longitud de garganta de 1 mm el flujo es transónico sin la presencia de choques oblicuos. En la sección divergente, las ondas de choque varían en su intensidad y cambian de posición.

• English

  The flow pattern in supersonic nozzles is defined by the aerodynamic profiles of the geometry of the internal walls, among other parameters, the throat being a critical section. In the present work, the objective is to analyze the behavior of the flow in the straight section of the throat of an experimental conical nozzle of a solid fuel probe rocket engine. The over-expanded flow was simulated with the ANSYS-Fluent code in a 2D computational domain, using the RANS model and the Menter turbulence model, and the Sutherland equation for viscosity as a function of the temperature. Five case studies were performed for the throat length in the range of 1-10 mm. Fluctuations of Mach number, pressure and temperature, oblique shock waves in the throat section were obtained for the length of 10 mm; for shorter lengths the intensity of the shock magnitude decreased. It is concluded that, for the throat length of 1 mm, the flow is transonic without the presence of oblique shocks. In the diverging section, shock waves vary in intensity and change position.