Simulación Numérica De Flujos Supersónicos Químicamente Activos En Túneles De Choque Reflejado.

Abstract

Se presenta un esquema en volúmenes finitos para solucionar el flujo de gases en
túneles de choque reflejado (reflected shock tunnels). El flujo es invíscido, cuasiunidimensional,
inestacionario y químicamente activo, con reacciones que evolucionan a
velocidades finitas. El flujo es tal que no se alcanzan las condiciones de equilibrio químico ni
vibracional. El sistema es resuelto utilizando la técnica de “aproximación local por
características” en conjunto con el esquema TVD upwind de Harten Yee para el cálculo de
los flujos numéricos. En las discontinuidades de contacto se aplica un "solver" de Riemann,
que permite seguir las mismas e implementar una grilla móvil. La dependencia exponencial
de la cinética de las reacciones con la temperatura hace que el conjunto de ecuaciones de
conservación sea "stiff", lo cual obliga a utilizar una técnica implícita de avance de la solución
en el tiempo conocida como “point implicit approach”. El mecanismo de reacciones
implementado describe la cinética química del aire a altas temperaturas, y no contempla la
presencia de especies ionizadas. Dicho mecanismo asume 5 especies químicamente activas
( N2, O2, N, O y NO ) y la presencia del He como una especie inerte. Se predicen propiedades
del flujo tales como: densidad, presión, temperatura, número de Mach, entalpía total del flujo,
etc. También se estiman el tiempo de ensayo efectivo y la composición química del gas de
prueba en la sección de ensayo. Se presentan resultados para el modo de operación tailored
interface de un túnel de choque. Algunos de ellos son comparados con la solución teórica para
gases perfectos.