Fuente: Shreyas Narsipur, Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, Universidad Estatal de Carolina del Norte, Raleigh, Carolina del Norte

Una boquilla es un dispositivo que se utiliza comúnmente para acelerar o desacelerar el flujo en virtud de su sección transversal variable. Las boquillas son ampliamente utilizadas en sistemas de propulsión aeroespacial. En los cohetes, el propulsor que se expulsa de la cámara se acelera a través de una boquilla para crear una fuerza de reacción que impulsa el sistema. En los motores a reacción, una boquilla se utiliza para transformar la energía de una fuente de alta presión en energía cinética del escape para producir empuje. El modelo isentrópico a lo largo de la boquilla es suficiente para un análisis de primer orden ya que el flujo en una boquilla es muy rápido (y por lo tanto adiabático a una primera aproximación) con muy pocas pérdidas de fricción (porque el flujo es casi unidimensional con una presión favorable degradado, excepto si las ondas de choque se forman y las boquillas son relativamente cortas).

En este experimento, dos tipos de boquillas se montan en un equipo de prueba de boquillas, y se crea un flujo de presión utilizando una fuente de aire comprimido. Las boquillas se ejecutan para diferentes configuraciones de contrapresión para analizar el flujo interno en las boquillas en condiciones de flujo variables, identificar los diversos regímenes de flujo y comparar los datos con las predicciones teóricas.

En esta demostración, se utilizó un equipo de prueba de boquillas, que consistía en una fuente de aire comprimido que canaliza el aire de alta presión a través de las boquillas que se están probando, como se muestra en la Figura 5. La presión de flujo oscila entre 0 y 120 psi y se controla mediante una válvula mecánica. Mientras que las presiones se miden utilizando un sensor externo, los caudales de masa en la boquilla se miden por un par de rotametros colocados justo antes del escape de la

En el análisis se utilizaron las siguientes constantes: calor específico del aire seco, 1,4; área de la boquilla de referencia, A_i a 0,0491 en², y presión atmosférica estándar, P_atm a 14,1 psi. Las figuras 8 y 9 muestran la variación en la relación de presión y el número Mach a lo largo de la longitud de la boquilla (normalizada en función de la longitud total de la boquilla) para varios ajustes de contrapresión para las boquillas convergentes y d...

Las boquillas se utilizan comúnmente en los sistemas de propulsión de aeronaves y cohetes, ya que ofrecen un método simple y eficaz para acelerar el flujo en distancias restringidas. Con el fin de diseñar boquillas para adaptarse a una aplicación determinada, una comprensión del comportamiento del flujo y los factores que afectan a dicho comportamiento para una gama de condiciones de flujo es esencial para diseñar sistemas de propulsión eficientes. En esta demostración, las boquillas convergentes y convergentes ...