Diseño de una tobera supersónica no adiabática CRMC

En sistemas de ingeniería como la propulsión a chorro, las turbinas de vapor, las turbinas de gas y los motores a reacción, las toberas son piezas cruciales. Aumentan la velocidad del flujo de fluido de niveles subsónicos a supersónicos o hipersónicos, produciendo el empuje necesario en determinadas circunstancias de diseño y funcionamiento. La eficiencia, el empuje y el caudal de la tobera vienen determinados por su forma y sus características de flujo, por lo que su diseño y análisis resultan esenciales para la optimización de diversos sistemas de ingeniería. En este trabajo se diseñan y analizan sofisticadas toberas propulsoras, haciendo hincapié en su forma y características de flujo. Se tiene en cuenta la longitud de la tobera, junto con la suposición de una tasa de impulso constante, y se utilizan ecuaciones dinámicas de gas 1-D para examinar estas variables. Se utiliza la hipótesis de la tasa constante de cambio de impulso (CRMC), que incorpora efectos de fricción y adición de calor, para obtener características de flujo coherentes a cualquier distancia. Los resultados de la teoría CRMC se validan mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) con ANSYS Workbench 2022R2, lo que revela que, en condiciones de diseño, las conclusiones numéricas y los resultados de la teoría CRMC concuerdan perfectamente.