Mapeo instantáneo de la presión 3D en ondas de choque mediante tomografía óptica

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos
• Física óptica
• Fenómenos de ondas de choque

Sus antecedentes:

• Las mediciones de presión convencionales para ondas de choque utilizan sondas intrusivas, lo que produce datos espaciales limitados.
• El estudio de los fenómenos compresibles transitorios se ve obstaculizado por la naturaleza discreta de las técnicas de medición tradicionales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar el primer enfoque tomográfico óptico para la cartografía de presión en 3D con resolución espacio-temporal en ondas de choque.
• Para superar las limitaciones de las sondas puntuales intrusivas en la caracterización de ondas de choque.

Principales métodos:

• Adquisición de imágenes de Schlieren orientadas al fondo multiángulo con resolución de tiempo (BOS) a 48 kHz.
• Aplicación de la reconstrucción tomográfica para determinar el campo del índice de refracción 3D.
• Integración del método de ajuste de nivel y la relación de Gladstone-Dale para los campos de densidad y velocidad, seguido de las ecuaciones de Rankine-Hugoniot para la presión.

Principales resultados:

• Reconstrucción exitosa de las distribuciones de presión 3D de campo completo (40,5 mm3 de volumen) en ondas de choque.
• Demostración de la técnica en una pluma de escape del tubo de detonación.
• Validación con los datos del transductor de presión que muestran una precisión aceptable.

Conclusiones:

• El enfoque tomográfico óptico presentado proporciona un método no intrusivo para el análisis integral de la presión de las ondas de choque.
• Esta técnica avanza significativamente en el estudio de los flujos compresibles transitorios al permitir el mapeo detallado de la presión espacio-temporal.
• El método ofrece una alternativa viable a las técnicas intrusivas convencionales para la caracterización de ondas de choque.