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Methodology for designing and analyzing an ideal convergent-divergent nozzle

Resumen

La falta de un procedimiento robusto en el diseño de toberas convergentes-divergentes supersónicas, y la dispersión bibliográfica crea un vacío en los estudiantes de pregrado. Esta tesis trata de llenar los vacíos en la literatura, presentando todos los conceptos involucrados para llevar a cabo un diseño de este tipo de toberas. Eso incluye la derivación del método de características desde los conceptos de mecánica de fluidos. Además, se presenta una metodología y un algoritmo para programar en Matlab el diseño y análisis de una tobera supersónica convergente-divergente isentrópica en estado estable. Se realizó un ejemplo de la aplicación de la metodología. Se realizó una simulación numérica de CFD en el software empaquetado ANSYS-Fluent para comparar y validar los resultados de la aplicación de la metodología. Ambos métodos mostraron el mismo comportamiento del flujo, y el índice de uniformidad calculado en Fluent fue de 0.99. Todos los resultados comparados entre ambos métodos tuvieron un error inferior al 1%.