Numerical analysis of over-expanded flow in the experimental ULA-2 conical nozzle out of design

Authors

  • San Luis Baudilio Tolentino Masgo Centro de Estudios Energéticos, Universidad Nacional Politécnica "Antonio José de Sucre" Vice-Rectorado Puerto Ordaz, Bolívar, Venezuela. Grupo de Modelamiento Matemático y Simulación Numérica, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú. http://orcid.org/0000-0001-6320-6864
  • Jorge Luis Mírez Tarrillo Universidad Nacional de Ingeniería. Grupo de Modelamiento Matemático y Simulación Numérica. Lima – Perú http://orcid.org/0000-0002-5614-5853

DOI:

https://doi.org/10.21501/21454086.3707

Keywords:

Cohete sonda, Campo de flujo, Dominio computacional, Flujo sobrexpandido, Fluctuación, Modelo de turbulencia, Longitud de garganta, Onda de choque, Simulación, Tobera cónica.

Abstract

En la Universidad de Los Andes, Venezuela, el GCAE ha diseñado y fabricado un grupo de toberas supersónicas con longitud de garganta, las cuales han sido empleadas en su fase experimental en motores de cohetes sonda de la serie ULA. En el presente trabajo el objetivo es analizar el comportamiento del campo de flujo sobrexpandido en la tobera cónica experimental ULA-2, que tiene un ángulo medio de la divergente de , considerado una tobera fuera de diseño. El campo de flujo se simuló en un dominio computacional 2D con el código Ansys-Fluent para dos casos de longitud de garganta; se empleó el modelo RANS en conjunto con el modelo de turbulencia de Menter, y para la viscosidad la ley de Sutherland. Los resultados del campo de número de Mach, presión y temperatura, para la sección de la garganta con mayor longitud
presentaron fluctuaciones producto de las ondas de choque oblicuas, y para la menor longitud no se presentaron fluctuaciones. Se concluye que existe una influencia de la longitud de garganta en el desarrollo del flujo en esa sección; sin embargo, la longitud de garganta no influye de manera significativa en la velocidad del flujo a la salida de la tobera.

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Author Biography

Jorge Luis Mírez Tarrillo, Universidad Nacional de Ingeniería. Grupo de Modelamiento Matemático y Simulación Numérica. Lima – Perú

Doctor en Física.

Docente Investigador.

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Published

2021-03-16

How to Cite

Tolentino Masgo, S. L. B., & Mírez Tarrillo, J. L. (2021). Numerical analysis of over-expanded flow in the experimental ULA-2 conical nozzle out of design. Lámpsakos, (24), 33–47. https://doi.org/10.21501/21454086.3707

Issue

Section

Articles of scientific and technological research