Estudio experimental de estructura, dispersión y mezcla en un chorro gas-partículas con control por forzado

Resumen

El presente trabajo realiza un estudio de un chorro bifásico aire-partículas sólidas generado con una tobera convergente y forzado acústicamente. El interés del forzado radica en el incremento de la dispersión radial que sufre la fase dispersa. Las partículas empleadas son microesferas de vidrio cuya granulometría permite explorar el rango medio de números de Stokes (St--1). El forzado se realiza con una señal senoidal con la frecuencia que induce una mayor perturbación del chorro gaseoso monofásico. La razón másica empleada es baja, de forma que las partículas inducen una débil perturbación de la fase continua (gas). La caracterización del flujo se ha realizado por medio de la técnica óptica Anemometría de Desfase Doppler (PDA), la cual permite la medida de la velocidad y el diámetro de las partículas individuales pasantes por una pequeña región del espacio o volumen de medida. Previamente a la caracterización experimental, se ha realizado una revisión y sistematización exhaustiva de la técnica PDA centrada, principalmente, en la reconstrucción de la estadística espacial de la fase dispersa a partir de las medidas brutas adquiridas por el PDA. Los métodos de reconstrucción también se han extendido a la obtención de la velocimetría de un fluido. Por otra parte, los métodos de reconstrucción se han adaptado al caso de un flujo casi cíclico, como el estudiado en esta Tesis. El propósito es la corrección de sesgos en la medida de la velocimetría de la fase gas por la fuerte inhomogeneidad de trazadores causada por el forzado acústico. La caracterización experimental del chorro se ha realizado con tres configuraciones distintas: chorro bifásico (gas y partículas) no forzado, chorro monofásico (solo aire) forzado y chorro bifásico forzado, que es el objeto principal de este estudio. Las dos primeras configuraciones son elementos de referencia comparativos con la tercera para evaluar el efecto del forzado y de la adición