Simulación del campo de flujo en una tobera convergente – divergente mediante una herramienta computacional de CFD

Abstract

La presente investigación muestra el análisis numérico realizado a una tobera convergente – divergente mediante el uso de un programa de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Una tobera convergente – divergente es un ducto de sección transversal variable el cual es usado para acelerar el flujo que pasa a través de ella y así exista la posibilidad de alcanzar velocidades supersónicas a la salida del mismo. A partir de esto se estudia el comportamiento del campo de flujo a través de la tobera y como el mismo se ve afectado por la relación de presiones entre la entrada y la correspondiente a la descarga (contrapresión), se generan ondas de choque normal en la parte divergente de la tobera. Los resultados demuestran que a medida que disminuye la contrapresión, la onda de choque normal se desplaza en la dirección del flujo y se acentúan los patrones de desprendimiento de capa límite, sin embargo, el modelo matemático basado en las ecuaciones RANS (Ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds), las relaciones de Rankine-Hugoniot y el modelo de turbulencia kappa-épsilon demostraron ser apropiados debido a la estabilidad y convergencia de las simulaciones.