Dinámica de fluidos

DINÁMICA DE FLUIDOS

En la dinámica de fluidos, las imágenes de alta velocidad constituyen una herramienta indispensable para medir y visualizar el complejo movimiento de líquidos, gases y plasmas en movimiento. El movimiento de los líquidos y los gases se conoce generalmente como flujo, un concepto que describe cómo se comportan los fluidos y cómo interactúan con su entorno. El flujo puede ser constante o inestable, laminar o turbulento. Los flujos laminares son más suaves, mientras que los turbulentos son más inestables. El estudio del flujo de líquidos se denomina hidrodinámica. Aunque los líquidos comprenden una gran variedad de sustancias, como aceites y productos químicos, el líquido más común es el agua. La mayoría de las aplicaciones de la hidrodinámica implican la gestión del flujo de este tipo de líquidos.

El flujo de gas, comúnmente llamado aerostático, tiene muchas similitudes con el flujo de líquido, sin embargo es importante señalar que también tiene algunas diferencias. En primer lugar, el gas es compresible, y los líquidos se consideran generalmente incompresibles. En segundo lugar, el flujo de gas apenas se ve afectado por la gravedad. El gas más común es el aire. El viento puede hacer que el aire se mueva alrededor de varias estructuras, incluidos los edificios, y también puede ser forzado a moverse por ventiladores o bombas.

Las cámaras de alta velocidad de Photron han sido diseñadas para satisfacer los requisitos de las técnicas de imagen especializadas empleadas en la dinámica de fluidos, como la velocimetría de imágenes de partículas (PIV), la fluorescencia inducida por láser (LIF) y otras.

Durante años, las imágenes de alta velocidad se han utilizado en las siguientes industrias para la investigación y el análisis de la dinámica de fluidos: Automoción, Aeroespacial, Biotecnología y Medicina, Propulsión Marina y Electrónica.

Efectos de la longitud de la boquilla-labio en la reducción de la resonancia transónica en una boquilla supersónica 2D

Se sabe que la resonancia transónica tiene lugar, en la sección divergente de la tobera supersónica de forma similar a la resonancia acústica longitudinal de una sección cónica con un extremo cerrado y otro abierto. Y la "sección cónica" es similar a la zona de separación entre la onda de choque y la salida de la tobera en la parte divergente de la tobera supersónica. El presente artículo describe un trabajo experimental para investigar la reducción de la resonancia transónica mediante el cambio de la longitud del labio de 2-Dimensión de la boquilla convergente-divergente. En este estudio, la relación de presión de la tobera varió en el rango entre 1,4 y 2,2 como condiciones de flujo de choque. Ay un Sistema óptico Schlieren fues utilizado para visualizar el campo de flujos. Especialmentecialmente, utilizando una cámara de vídeo de alta velocidad, obtuvimos la posición del choque en ese momento. Y se emplearon mediciones acústicas para comparar el nivel del espectro sonoro de cada caso experimental. Y se comprobó que la resonancia transónica disminuía cuando una gran zona de separación se situaba en el lateral, donde un labio de la tobera se unía a la salida de la tobera adicionalmente.tamente a la salida de la tobera. En este caso, la amplitud de la oscilación del choque y la oscilación de la presión estática de la pared también disminuyeron.

Método de imagen ultrarrápida para medir la tensión superficial y la viscosidad de las gotas impresas por inyección de tinta en vuelo

En la moderna impresión por chorro de tinta gota a gota, las gotas inyectadas contienen una mezcla de disolventes, pigmentos y tensioactivos. Para controlar con precisión el proceso de formación de las gotas, su dinámica en vuelo y las características de deposición al impactar en el sustrato subyacente, es clave cuantificar las propiedades líquidas instantáneas de las gotas durante todo el proceso de impresión por chorro de tinta. Se sabe que un análisis de la dinámica de oscilación de la forma proporciona información directa de las propiedades líquidas locales de las gotas y burbujas de tamaño milimétrico. Aquí, aplicamos esta técnica para medir la tensión superficial y la viscosidad de las gotas de inyección de tinta de tamaño micrométrico en vuelo, registrando las oscilaciones de forma de las gotas microsegundos después de la salida de la boquilla. A partir de la amplitud y la frecuencia de la oscilación amortiguada, deducimos la viscosidad y la tensión superficial, respectivamente. Con este método de imagen ultrarrápida, estudiamos el papel de los tensioactivos en las gotas de chorro de tinta recién hechas en vuelo y lo comparamos con las técnicas complementarias de medición de la tensión superficial dinámica.

Flujo monofásico y de ebullición en microcanales con alto flujo de calor

Se examina un sistema de refrigeración para aplicaciones de alto flujo térmico utilizando evaporadores de microcanales con agua como fluido de trabajo y ebullición como mecanismo de transferencia de calor. Los estudios experimentales se realizan utilizando microevaporadores de un solo canal, lo que permite un mejor control de la mecánica del flujo, a diferencia de otras investigaciones en las que los canales de flujo múltiples y paralelos pueden dar lugar a una distribución no uniforme del fluido de trabajo. Se realizan visualizaciones de flujo de alta velocidad junto con mediciones de transferencia de calor y caída de presión para respaldar los datos experimentales cuantitativos. Los patrones de flujo asociados a una serie de condiciones de contorno se caracterizan y luego se presentan en forma de novedosos mapas de régimen de flujo que reflejan intrínsecamente los mecanismos físicos que controlan las distribuciones de presión bifásica y el comportamiento de la transferencia de calor. Dada la complejidad asociada a la modelización de la transferencia de calor en ebullición y la falta de un modelo universal que proporcione predicciones precisas en un amplio espectro de condiciones de flujo, los mapas de régimen de flujo sirven como una valiosa ayuda de modelización para asistir en la modelización dirigida sobre regímenes de flujo específicos. Este trabajo representa una contribución novedosa y original a la comprensión de los mecanismos de ebullición del agua en microcanales.

Técnica de schlieren basada en el flujo óptico y orientada al fondo para medir una onda de choque submarina inducida por láser

Se desarrolla la técnica de schlieren orientado al fondo (BOS) con el método de flujo óptico basado en la física (OF-BOS) para medir el campo de presión de una onda de choque submarina inducida por láser. En comparación con el BOS con el método convencional de correlación cruzada que también se aplica para la velocimetría de imágenes de partículas (aquí llamado PIV-BOS), utilizando el OF-BOS, el campo de desplazamiento generado por un pequeño gradiente de densidad en el agua puede obtenerse con una resolución espacial de un vector por píxel. Los campos de densidad y presión correspondientes pueden extraerse posteriormente. Se demuestra, en particular, que la resolución espacial suficientemente alta del campo vectorial de desplazamiento extraído es necesaria en la reconstrucción tomográfica para inferir correctamente el campo de presión de la onda de choque esférica submarina. La capacidad del método OF-BOS se evalúa de forma crítica a partir de mediciones de hidrófonos sincronizados. Se hace especial hincapié en la comparación directa entre los métodos OF-BOS y PIV-BOS.