Análise de bocais: variações no número de Mach e na pressão ao longo de um bocal convergente e convergente-divergente

Fonte: Shreyas Narsipur, Engenharia Mecânica e Aeroespacial, Universidade Estadual da Carolina do Norte, Raleigh, NC

Um bocal é um dispositivo que é comumente usado para acelerar ou desacelerar o fluxo em virtude de sua seção transversal variada. Bicos são amplamente utilizados em sistemas de propulsão aeroespacial. Em foguetes, o propulsor que é ejetado da câmara é acelerado através de um bico para criar uma força de reação que impulsiona o sistema. Em motores a jato, um bico é usado para transformar energia de uma fonte de alta pressão em energia cinética do escapamento para produzir impulso. O modelo isentrópico ao longo do bocal é suficiente para uma análise de primeira ordem, pois o fluxo em um bocal é muito rápido (e, portanto, adiabático a uma primeira aproximação) com muito pouca perda de atrito (porque o fluxo é quase unidimensional com um gradiente de pressão favorável, exceto se as ondas de choque se formam e os bicos são relativamente curtos).

Neste experimento, dois tipos de bicos são montados em uma plataforma de teste de bocal, e um fluxo de pressão é criado usando uma fonte de ar comprimido. Os bicos são executados para diferentes configurações de pressão traseira para analisar o fluxo interno nos bocais em condições de fluxo variadas, identificar os vários regimes de fluxo e comparar os dados com previsões teóricas.