Question 1

¿Qué sucede con la velocidad del flujo mientras pasa a través de una tobera convergente?

Accepted Answer

A medida que el área de la tobera disminuye desde la entrada hasta la garganta, la velocidad del flujo aumenta, alcanzando su máximo en la garganta. Esta aceleración ocurre porque la misma tasa de flujo másico debe pasar a través de áreas de sección transversal progresivamente más pequeñas. El flujo permanece subsónico en una tobera convergente, con la velocidad aumentando hasta que alcanza Mach 1 en la garganta bajo condiciones de flujo estrangulado.

Question 2

¿Qué es el flujo estrangulado y cuándo ocurre en una tobera convergente?

Accepted Answer

El flujo estrangulado ocurre cuando el número de Mach en la garganta de la tobera alcanza 1, lo que significa que la velocidad del flujo es igual a la velocidad del sonido. Esto sucede a una relación de contrapresión de 0.5283. Una vez estrangulado, los aumentos adicionales en la presión de entrada no aumentan la velocidad de la garganta, limitando las toberas convergentes a aplicaciones de aceleración de flujo subsónico.

Question 3

¿Cómo controla la relación de contrapresión la velocidad de flujo en una tobera?

Accepted Answer

La relación de contrapresión es la proporción entre la presión de salida y la presión de estancamiento en la entrada de la tobera. Cuando estas presiones son iguales, no ocurre flujo. A medida que la contrapresión disminuye, la diferencia de presión aumenta, acelerando la velocidad del flujo a través de toda la tobera. Esta proporción controla directamente las condiciones de flujo y determina si el flujo se estrangula.

Question 4

¿Cuáles son los tres patrones de flujo distintos en una tobera convergente-divergente a bajas relaciones de contrapresión?

Accepted Answer

A bajas proporciones de contrapresión, surgen tres patrones: primero, deceleración subsónica estrangulada en la sección divergente; segundo, aceleración supersónica seguida de desaceleración a velocidades subsónicas; tercero, aceleración supersónica continua a lo largo de la sección divergente. Estos patrones dependen de cuánto se reduce la contrapresión por debajo de la condición de flujo estrangulado de 0,5283.

Question 5

¿Qué es el flujo sobreexpandido y subexpandido en la salida de una tobera?

Accepted Answer

La expansión excesiva del flujo ocurre cuando la presión de salida de la tobera es menor que la presión ambiental, creando un flujo inestable con variaciones de presión y velocidad. La expansión insuficiente del flujo ocurre cuando la presión de salida excede la presión ambiental, produciendo una inestabilidad similar. Ambas condiciones resultan de desajustes entre las condiciones internas de la tobera y la presión atmosférica externa.

Question 6

¿Cómo se utiliza el parámetro de flujo de masa para identificar las condiciones de flujo estrangulado?

Accepted Answer

El parámetro de flujo másico (MFP) aumenta a medida que la relación de contrapresión disminuye hasta llegar a la condición de flujo estrangulado en 0,5283. En este punto, el MFP debe permanecer constante porque el flujo másico no puede aumentar más. Medir el MFP a través de relaciones de contrapresión variables ayuda a verificar experimentalmente las predicciones teóricas de flujo estrangulado y las transiciones del régimen de flujo.

Question 7

¿Cómo permite una tobera convergente-divergente el flujo supersónico en comparación con una tobera convergente?

Accepted Answer

Una tobera convergente-divergente acelera el flujo subsónico a Mach 1 en la garganta, luego la sección divergente permite la aceleración continua a velocidades supersónicas. En contraste, una tobera convergente sola no puede exceder Mach 1 porque la garganta es el punto de salida. La sección divergente proporciona el área de expansión necesaria para la expansión del flujo supersónico utilizando técnica de imagen de schlieren visualiza supersónico características de flujo para observar estos fenómenos.

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