Análisis de boquillas: variaciones en el número de Mach y la presión a lo largo de una boquilla convergente y una convergente-divergente

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 plataforma de prueba de la boquilla.

Figura 5. Equipo de prueba de boquillas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

1. Medición de la presión axial en boquillas convergentes y divergentes convergentes

1. Monte la boquilla convergente en el centro del equipo de prueba de la boquilla, como se muestra en la figura 5. La sección 2D para la boquilla convergente con etiquetas para los grifos de presión se muestra en la Figura 6.

Figura 6. Geometría de la boquilla convergente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

2. Conecte los 10 puertos de presión estática y el puerto de presión de estancamiento al sistema de medición de presión utilizando tubos de PVC flexibles de alta presión.
3. Conecte el sistema de medición de presión a la interfaz gráfica del software para la lectura de datos de presión en tiempo real.
4. Tome la lectura de la condición cero/sin flujo.
5. Abra la válvula de control de flujo mecánico para iniciar el flujo de aire.
6. Gire la válvula para ajustar el caudal para obtener una relación de contrapresión (p_B/p_O) de 0,9. Tenga en cuenta que la contrapresión para las boquillas convergentes y de divergentes convergentes corresponde a la lectura de datos de presión desde el puerto 10.
7. Registre los datos correspondientes al Cuadro 1.
8. Disminuya la relación de contrapresión en pasos de 0,1 hasta que p_B/p_O a 0,1 repita el paso 7 para cada ajuste. Además, repita el paso 7 para un p_B/p_O a 0.5283 para capturar los datos de flujo en la condición teórica de flujo estrangulado.
9. Sustituya la boquilla convergente por la boquilla convergente y repita los pasos 1.2 - 1.8. La sección 2D para la boquilla convergente con etiquetas para los grifos de presión se muestra en la Figura 7.
10. Una vez finalizadas las pruebas, desconecte todos los sistemas y desmonte la plataforma de prueba de la boquilla.

Figura 7. Geometría de la boquilla convergente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tabla 1. Datos recogidos para el experimento de la boquilla.

Toque el número	Posición axial del grifo (pulg.)	Relación de área de la boquilla (A/Ai)	Pestático (psi)	Po (psi)	Masa Caudal (slugs/s)	Patm (psi)	To (F)
Figura 6/7	Tabla 2	Tabla 2	Presión del medidor	Calibre Presión	Rotámetro	Presión del medidor	Sensor de temperatura

Cuadro 2. Datos de geometría de la boquilla.

Toque el número	Boquilla convergente		Boquilla convergente-divergente
	Posición axial del grifo (pulg.)	Relación de área de la boquilla (A/Ai)	Posición axial del grifo (pulg.)	Relación de área de la boquilla (A/Ai)
1	0	60.14	0	60.14
2	1	51.379	4.5	6.093
3	2	35.914	6.5	1
4	3	23.218	6.9075	1.053
5	4	13.275	7.3795	1.222
6	5	6.094	7.8515	1.403
7	5.5	3.54	8.3235	1.595
8	6	1.672	8.7955	1.802
9	6.5	1	9.2675	2.02
10	7	60.041	9.5	60.041