Determinación de coeficientes de pédida de carga en contracciones abruptas cerncanas al régimen transónico

Abstract

La pérdida de carga (head loss) para flujo a través de una contracción abrupta es un problema de larga data en mecánica de fluidos. Los estudios experimentales y analíticos que se han realizado son casi exclusivamente para flujo incompresible. Es sabido que los coeficientes incompresibles no son aplicables a flujos compresibles con cambios significativos de presión. No obstante, no hay coeficientes de pérdida de carga disponibles en la literatura para flujo en contracciones con números de Mach significativos en la descarga, y el único tratamiento propuesto es la aproximación de Benedict, Carlucci y Swetz, para extender los coeficientes incompresibles al caso de flujo compresible. El objetivo general del trabajo es determinar coeficientes de pérdida de carga para esta geometría en el caso de flujo compresible en régimen cercano al límite sónico, mediante dinámica de fluidos computacional. The head loss for flow through a sharp-edged contraction is a long-standing problem in fluid mechanics. Experimental and analytical studies that have been carried out are almost exclusively for incompressible flow. It is well known that those incompressible coefficients are not applicable to compressible flows with significant pressure changes. Nevertheless, there are no head loss coefficients available in the literature for flows through contractions with significant Mach numbers at the outlet, and the only treatment that has been proposed is the approximation of Benedict, Carlucci, and Swetz, which extends the incompressible coefficients to the compressible case. The general objective of this work is to determine head loss coefficients for this geometry in the case of compressible flow under conditions close to the sonic limit, by means of computational fluid dynamics (CFD).