Estudio de colisiones de anillos de vorticidad

Abstract

El presente trabajo de título, tiene por objetivo estudiar la colisión de anillos de vorticidad frente a una tobera convergente. Para esto, utiliza el montaje experimental para el estudio de anillos de vorticidad del laboratorio LEAF-NL. Los anillos se generan a través de la expulsión de aire contenido en una cavidad cilíndrica, la que cuenta con una sección plana provista de un orificio en su centro. El otro extremo de la cavidad, se encuentra unida a un parlante, que realiza la función de pistón. En una primera etapa, se estudian los anillos de vorticidad en vuelo libre, en donde se obtienen sus parámetros característicos como la velocidad autoinducida. Esto se realiza para diferentes números de Reynolds, basado en la velocidad y diámetro del anillo. Se utiliza anemometría de hilo caliente para medir el campo de velocidad. En una segunda etapa, se mide la presión que ejerce un anillo cuando impacta una placa plana. Finalmente, se estudian los anillos de vorticidad enfrentándose a una tobera convergente, diseñada con una reducción suave del diámetro de sección. En el caso de los anillos en vuelo libre, estos muestran una alta similitud en cuanto a su campo de velocidad y presión para los distintos números de Reynolds. Para los anillos enfrentando a la tobera, muestran similitud, pero la presencia de la tobera genera una disipación de energía considerable. El perfil de velocidad de los anillos enfrentando a la tobera sugieren la formación de una nueva estructura a la salida de ésta. Estas estructuras fueron observadas a través de visualizaciones con plano láser. La visualización confirma la interacción progresiva de los anillos de vorticidad con la tobera y la formación de estructuras secundarias tanto a la salida, como dentro de la tobera.