Diseño conceptual y preliminar de un tubo de choque supersónico

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dc.contributor.advisorRodríguez Barón, Iván Felipe
dc.contributor.authorRodríguez Gutiérrez, Daniela Alejandra
dc.contributor.authorRivera Lozano, Gineth Valeria
dc.date.accessioned2021-08-19T15:34:55Z
dc.date.available2021-08-19T15:34:55Z
dc.date.created2021
dc.descriptionPara llevar a cabo investigaciones aerodinámicas que implican altas velocidades y temperaturas, se han utilizado los túneles de choque, los cuales son instalaciones experimentales de prueba en tierra. Para este proyecto se desarrollará el diseño preliminar y conceptual de un tubo de choque supersónico, que representa la entrada del flujo al túnel de choque aproximando las extremas condiciones encontradas durante la reentrada de un vehículo espacial en la atmósfera terrestre a velocidades de vuelo supersónicas, es decir, que proporcionan flujos de alta entalpía. Inicialmente, un tubo de choque se divide en dos secciones: Driver (alta presión) y Driven (baja presión), separadas por un diafragma delgado que mantiene una presión diferente en cada sección, en el momento que este se rompe, se genera una onda de choque normal debido a que se fusionan las ondas de compresión. Posteriormente, dicha onda de choque normal se propaga hacia la sección de baja presión hasta llegar a la pared final del tubo y reflejarse, mientras que la onda de expansión viaja hacia la sección de alta presión. A partir de las ecuaciones establecidas en la aerodinámica supersónica para ondas de choque normal y oblicua, se pueden determinar las condiciones de flujo en el tubo de choque y a la salida de este para realizar los estudios en las demás secciones del túnel. Esta investigación se basa en la suposición de gas calóricamente perfecto (entalpía estable), para el cual las propiedades después de la onda de choque normal, son funciones únicamente dependientes del número de Mach de choque y de las propiedades iniciales definidas a nivel del mar. Adicionalmente, es necesario determinar las dimensiones del tubo y sus respectivos acoples, teniendo en cuenta la estandarización de partes (materiales COTS) y la teoría para recipientes de pared delgada a presión. En seguida, se realiza el modelado CAD por medio del software SolidEdge con las dimensiones estimadas y considerando los parámetros establecidos por la ergonomía en el trabajo para la operación del tubo. Finalmente se efectúa una simulación 2D en el software Ansys con el fin de observar el comportamiento del flujo a través de cuatro contornos distintos correspondientes a presión, temperatura, densidad y velocidad presentes en el tubo de choque supersónico.spa
dc.description.abstractTo carry out aerodynamic investigations involving high speeds and temperatures, crash tunnels have been used, which are experimental ground test facilities. For this project, the preliminary and conceptual design of a supersonic shock tube will be developed, which represents the flow entrance to the shock tunnel, approximating the extreme conditions encountered during the re-entry of a space vehicle into the Earth's atmosphere at supersonic flight speeds, that is, it provides high enthalpy fluxes. Initially, a shock tube is divided into two sections: Driver (high pressure) and Driven (low pressure), separated by a thin diaphragm that maintains a different pressure in each section, when it breaks, a wave is generated normal shock due to compression waves merging. Subsequently, that normal shock wave propagates towards the low pressure section until it reaches the end wall of the tube and is reflected, while the expansion wave travels towards the high pressure section. From the equations established in supersonic aerodynamics for normal and oblique shock waves, the flow conditions in the shock tube and at its outlet can be determined to carry out studies in the other sections of the tunnel. This investigation is based on the assumption of a calorically perfect gas (stable enthalpy), for which the properties after the normal shock wave are functions only dependent on the shock Mach number and the initial properties defined at sea level. Additionally, it is necessary to determine the dimensions of the tube and its respective couplings, taking into account the standardization of parts (COTS materials) and the theory for thin-walled pressure vessels. Then, CAD modeling is carried out using SolidEdge software with the estimated dimensions and considering the parameters established by ergonomics at work for the operation of the tube. Finally, a 2D simulation is carried out in the Ansys software in order to observe the behavior of the flow through four different contours corresponding to pressure, temperature, density and speed.spa
dc.formatPDFspa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11371/4213
dc.language.isospaspa
dc.publisherFundación Universitaria Los Libertadores. Sede Bogotá.spa
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.subject.lembAerodinámica supersónicaspa
dc.subject.lembOndas de choquespa
dc.subject.lembPropagación del sonidospa
dc.subject.lembTubos de choquespa
dc.subject.proposalTúnel de choquespa
dc.subject.proposalTubo de choquespa
dc.subject.proposalInvestigaciones aerodinámicasspa
dc.subject.proposalInstalaciones experimentalesspa
dc.titleDiseño conceptual y preliminar de un tubo de choque supersónicospa
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisspa
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