Two approximations for solving non-equilibrium condensation shocks in supersonic nozzle flows (2022)
- Authors:
- Autor USP: ACOSTA, ANDRÉS FELIPE BOLAÑOS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: ESCOAMENTO; GASES; DIÓXIDO DE CARBONO
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Condensação em condições de não equilíbrio ocorre em aplicações de engenharia como turbinas a vapor, injetores, compressores supercríticos de dióxido de carbono e separadores supersônicos. Em consequência, modelagens deste fenômeno são realizadas na área. Esta pesquisa descreve duas aproximações para a caracterização de choques de condensação em escoamentos supersônicos. Uma modelagem de gás cinética foi desenvolvida com base na aproximação de um modelo de fluido único, que consiste no acoplamento dos conceitos de nucleação e de crescimento de gotículas à solução de equações algébricas de conservação para escoamento compressível. O segundo método assume a transição de fase como uma descontinuidade no escoamento, sendo que as condições de salto através do choque de condensação são determinadas a partir das interseções nas curvas Rayleigh e Hugoniot. Os dois métodos foram implementados assumindo o estado estacionário em um modelo de escoamento quase-unidimensional, usando equações cúbicas e multiparamétricas para reproduzir o comportamento não ideal em escoamentos de vapor e de dióxido de carbono. Várias simulações foram realizadas para diferentes geometrias de bocal e condições de fluxo. Os resultados mostram que a solução da detonação fraca na modelagem da descontinuidade, a aproximação gas-cinética estimam com precisão a recuperação de pressão que ocorre na condensação em escoamentos supersônicos. O modelo indicou que as linhas de pressão nas expansões têm baixo desvio com respeito aos dados experimentais da fase vapor dágua (menores que 3%), sendo que as discrepâncias menores que 8% foram atingidas no caso do dióxido de carbono. A estimativa da distribuição do tamanho médio do raio das gotículas apresenta a ordem de magnitude dos valores experimentais reportados na literatura.
- Imprenta:
- Data da defesa: 07.06.2022
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ABNT
BOLAÑOS ACOSTA, Andres Felipe. Two approximations for solving non-equilibrium condensation shocks in supersonic nozzle flows. 2022. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-04052023-083246/. Acesso em: 03 jan. 2026. -
APA
Bolaños Acosta, A. F. (2022). Two approximations for solving non-equilibrium condensation shocks in supersonic nozzle flows (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-04052023-083246/ -
NLM
Bolaños Acosta AF. Two approximations for solving non-equilibrium condensation shocks in supersonic nozzle flows [Internet]. 2022 ;[citado 2026 jan. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-04052023-083246/ -
Vancouver
Bolaños Acosta AF. Two approximations for solving non-equilibrium condensation shocks in supersonic nozzle flows [Internet]. 2022 ;[citado 2026 jan. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-04052023-083246/
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