Análisis de diseño de deflector axialsimétrico de un chorro supersónico

Abstract

El flujo supersónico de salida de una tobera convergente-divergente impactando contra un obstáculo genera un patrón de ondas de choque que tienen injerencia en los picos de presión sobre el cuerpo. En el presente trabajo se estudia el comportamiento de la pluma de una tobera impactando contra deflectores axialsimétricos de geometría cónica. La tobera tiene a la salida un Mach de 2,2 y una relación de presión de 1,2 (Presión de salida sobre presión atmosférica). Se modificaron algunos parámetros para evaluar si estos influyen en la performance del deflector de gases. En particular se evaluó el alto del deflector, el ancho y la distancia entre la salida de la tobera y la base del deflector. Se realizó un análisis numérico utilizando el software de CFD ANSYS Fluent empleando mallados estructurados 2D axialsimétricos. Se utilizó el modelo de turbulencia k-épsilon Realizable con función de pared "Enhanced Wall Treatment". Se requirió de un análisis transitorio para cada caso, por lo que se tuvieron en cuenta los valores medios de presión sobre la superficie del deflector. También se analizó el patrón de ondas de choque generada para cada caso. Se observa que la geometría del deflector axialsimétrico tiende a romper las burbujas de recirculación generada por deflectores planos, generando un patrón de ondas de choque sobre la zona curvada del deflector aguas abajo de la pluma.