Tesis doctoral de Henny Bottini
El desarrollo de la turbulencia en el interior de un flujo inicialmente laminar, a pesar de ser uno de los fenómenos más comunes en la mecánica de fluidos, continúa siendo un campo abierto de investigación. Esto es debido a las muchas y diversas causas que condicionan la transición de flujo laminar a régimen turbulento, a menudo actuando de modo combinado, cuyo efecto cambia con la velocidad del flujo y las cuales son difíciles de aislar en situaciones reales. Este es el motivo por el cual los experimentos que estudian la transición de régimen laminar a turbulento han sido y continúan siendo una herramienta fundamental para el investigador. esta tesis doctoral ha abordado el estudio del comienzo de la turbulencia en flujos supersónicos desde un punto de vista experimental. Dos series de experimentos fueron realizados, cada uno en un túnel de viento supersónico específico. La primera serie tuvo como objetivo el seguimiento del inicio de la turbulencia causado por un único elemento de rugosidad de forma hexaédrica. Este tipo de experimentos fue realizado en un túnel de viento supersónico capaz de operar en un cierto rango de números de mach, cuya caracterización fue completada en paralelo a esta investigación. Los experimentos fueron realizados a dos números de mach, 1.6 y 2.3, y dos niveles de rugosidad diferentes variando la temperatura de pared. el objetivo de la segunda serie de medidas consistió en investigar los efectos del impacto de una onda de choque oblicua en una capa límite transitoria, en un flujo a mach 2. El estado transitorio de una capa límite es aquel durante el cual la capa límite pasa de enteramente laminar a enteramente turbulenta. Esta transformación puede ser tanto natural como inducida. ambos escenarios han sido reproducidos en esta tesis. La transformación natural ha sido representada mediante la presencia de un elemento de rugosidad, mientras que la transformación inducida se corresponde con el desarrollo de la capa límite aguas abajo del punto de liberación de chispas eléctricas. para medir la evolución de flujos estacionarios y no estacionarios de alta frecuencia se emplearon sensores superficiales tales como thin-films y transductores piezoeléctricos de presión. Para determinar experimentalmente la temperatura de recuperación (recovery temperature) se aplicaron distintas temperaturas de pared a la pieza contenedora de los thin-films. de las medidas estacionarias se extrajeron las diferentes distribuciones del flujo de calor por convección, las cuales, junto con la distribución de la temperatura de recuperación, permitieron el cálculo de la distribución espacial del número de stanton. Estos resultados permitieron llegar a una conclusión sobre el estado general de la capa límite investigada en la primera serie de experimentos. las medidas no estacionarias proporcionaron espectros de fluctuación de temperatura y presión, y evoluciones longitudinales de residuos cuadráticos medios (msr), así como espectros de evolución temporal en una posición dada. estos datos permitieron caracterizar, en la primera serie de experimentos, la inestabilidad producida por la rugosidad en la capa límite supersónica en distintas posiciones aguas abajo. Ayudaron, por tanto, a determinar el estado de la capa límite y, con ello, concluir en la efectividad de la rugosidad para provocar la transición a régimen turbulento. En la segunda serie de experimentos se pudieron señalar los efectos no estacionarios de la onda de choque incidiendo aguas debajo del elemento de rugosidad, y los efectos no estacionarios de la onda incidente aguas abajo del punto de liberación de chispas eléctricas. De este modo, se han identificado las diferencias entre el efecto de una onda de choque en presencia de un elemento de rugosidad y en el caso de la configuración limpia, y se han comparado los efectos del uso de diferentes frecuencias de descargas eléctricas.
Datos académicos de la tesis doctoral «Experimental investigation of induced supersonic boundary layer transition«
- Título de la tesis: Experimental investigation of induced supersonic boundary layer transition
- Autor: Henny Bottini
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 28/03/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Salvador Augusto De Las Heras Jimenez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: tolga Yasa
- Juan pedro Solano fernández (vocal)
- (vocal)
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