Caracterización experimental y numérica de interacciones entre ondas de choque y turbulencia en flujos de fluidoscompresibles basada en el uso de técnicas de medición óptica y dinámica de fluidos computacional

Las ventajas de los ciclos de detonación involucrando combustión supersónica han sido reconocidas desde hace varias décadas. Sin embargo, estos ciclos, que son más eficientes que los usados actualmente en aplicaciones comerciales (basados en combustión subsónica y diversas variantes del ciclo Brayton de presión constante), no han sido implementados aún en sistemas de generación de potencia operando en flujo continuo. Esto ocurre porque hay aún varios desafíos técnicos que deben ser primeramente superados. Uno de estos está relacionado con la fuerte interacción entre ondas de choque, turbulencia y reacción química que ocurre en dichos sistemas, la cual continúa poco entendida. Por tanto, este proyecto tiene como objetivo caracterizar experimental y numéricamente interacciones entre ondas de choque y turbulencia. La caracterización experimental será realizada en un túnel de viento supersónico usando técnicas de Schlieren y velocimetría por imágenes de partículas (PIV), y la caracterización numérica usando modelos numéricos de alta fidelidad desarrollados para este propósito. Estas caracterizaciones permitirán obtener una mayor comprensión de la forma en que las referidas interacciones afectan tanto los procesos de inyección y mezcla de reactantes en máquinas de detonación rotativas (RDE), como los mecanismos que controlan la propagación estable de ondas de detonación en este tipo de máquinas. Posibles áreas de aplicación futura de los resultados de este proyecto incluyen máquinas térmicas basadas en turbinas de gas usadas en aeronaves, embarcaciones marinas y generación de potencia, y en motores usados en propulsión hipersónica. Es esperado que los resultados de este proyecto posibiliten en el futuro el diseño de la próxima generación de plantas de potencia, más eficientes y con menor impacto ambiental. Este proyecto tiene impactos significativos, pues, al buscar reducir el impacto ambiental, sus resultados benefician a toda la población ya la sociedad en general.