Estudio teórico y experimental de modelos para cálculo y control de presiones sub atmósfericas durante flujo transitorio

Abstract

This research introduced MacCormack numerical scheme for the solution of the governing equations of two-phase transient flow. The numerical solution included an analysis of the behavior of the wave velocity under adiabatic and isothermal behavior of the vapor cavity in the region of vaporous cavitation. The experimental results indicate a better prediction of the pressure pulses under adiabatic conditions. The effect of air inlet valves as flow control devices during transient flows was studied assuming isentropic and non-isentropic conditions. The results are significantly different from the observed physical response. Additional conditions from those found in the literature are necessary for an accurate simulation of the physical phenomenon. No experimental verification of the models proposed in this study was found in the literature, although, some of them appear in important publications on this topic. There are not conclusive arguments to establish which of the two models is more accurate; however, greater simplicity in the numerical manipulation was observed for the isentropic model. In general both models predict the magnitude of the maximum pressure of the first pulse accurately.

Esta investigación introdujo el esquema numérico de MacCormack para la solución de las ecuaciones gobernantes de flujo transitorio en dos fases. Se realizo un análisis de la respuesta de la velocidad de la onda bajo comportamiento adiabático e isotérmico de la burbuja de vapor en la región de cavitación vaporosa. Los resultados experimentales indican una mejor predicción de los pulsos de presión para comportamiento adiabático. Se estudió el efecto de válvulas de entrada de aire como dispositivos de control de flujo transitorio, utilizando modelos matemáticos para condiciones de flujo isentrópicas y no-isentrópicas. Los resultados obtenidos por la simulación numérica difieren significativamente de la respuesta observada en el fenómeno físico. Condiciones adicionales a las presentadas por los modelos encontrados en la literatura son necesarias para simular con mayor exactitud estas condiciones. No se encontró en la literatura verificación experimental previa de los modelos propuestos en este estudio, aún cuando, algunos de ellos aparecen en publicaciones importantes en este tema. No hay argumentos conclusivos para establecer cual de los dos modelos es más preciso; sin embargo, mayor simplicidad en la manipulación numérica del modelo isentrópico fue observada. Ambos modelos predicen la magnitud de la presión máxima del primer pulso con precisión.