Sobre el diseño y construcción de un túnel de viento supersónico bidimensional

Abstract

Se ha diseñado, construido y ensayado satisfactoriamente un túnel de viento supersónico tipo Indraft bidimensional destinado al Laboratorio de Aeronáutica de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba. Su propósito es visualizar los efectos de la compresibilidad en torno de un objeto que se desplaza dentro de una corriente supersónica. Para el cálculo de la geometría divergente de la tobera supersónica se ha empleado el método de las características, y para la visualización de las discontinuidades se utilizó la técnica Schlieren. Dentro de los logros más importantes se destacan el usto de la teoría de características para el diseño de la tobera, la incorporación de soportes que permiten intercambiar distintos modelos y el uso de ventanas laterales transparentes para el uso de la técnica Schlieren. Como resultado principales se consiguieron fotografías de ondas de choque oblicuas en torno a cuñas bidimensionales con ángulos de apertura de 10o , 20o y 30o , también se observó con un modelo escalón la onda de choque despegada. Además de las visualizaciones, se hicieron mediciones de presiones estáticas sobre las paredes de la tobera, las cuales fueron contrastadas con el perfil de presiones obtenido mediante simulaciones numéricas con OpenFOAM.

A two-dimensional Indraft type supersonic wind tunnel was designed, built and successfully tested for the Aeronautics Laboratory of the Faculty of Exact, Physical and Natural Sciences of the National University of Córdoba, to visualize the effects of compressibility around an object that moves within a supersonic stream. The characteristics method was used to design the divergent geometry of the nozzle and a Schlieren visualization system was developed to visualize the shock waves. Among the most important achievements is the symmetrical geometry of the nozzle, the incorporation of supports that allow exchanging different models and the use of glass side windows for Schlieren use. Photographs of oblique shock waves around bidimensional wedges with 10o , 20o and 30o opening angles were obtained, as well as a detached shock wave was observed testing a blunt model. Measurements of static pressures were made along the tunnel which were contrasted with the pressures profile obtained by numerical simulations using OpenFOAM software.