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Mensaje: <blockquote data-quote="me262" data-source="post: 3057465" data-attributes="member: 33946"> <table style='width: 100%'><tr><td><table style='width: 100%'><tr><td><table style='width: 100%'><tr><td>Motores de detonación pulsada (Pulse Detonation Engine) </td></tr><tr><td> </td></tr><tr><td> El PDE es un sistema de propulsión que ha recibido un gran interés en la última década, debido a las numerosas ventajas que ofrece sobre los motores a reacción tradicionales. Los PDE funcionan de manera cíclica intermitente, dando lugar a ondas de detonación que queman la mezcla de combustible y oxidante dentro del motor, liberan grandes cantidades de energía y desarrollan presiones mucho más altas que un proceso de deflagración. </td></tr><tr><td><img src="https://arc.uta.edu/research/pde_files/JetEngineSchematic.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /> </td></tr><tr><td>Figura 1: Esquema de un motor turborreactor </td></tr><tr><td> </td></tr><tr><td> En los motores a reacción convencionales, el aire se comprime y reduce la velocidad por medio de un compresor y luego se mezcla con combustible antes de la etapa de combustión, donde la combustión también es un proceso subsónico lento. Los productos calientes de la reacción accionan una turbina, que también acciona el compresor, antes de ser acelerados a través de una tobera produciendo así empuje. El hecho de que la turbina y el compresor estén acoplados significa que el motor no puede arrancar desde el reposo por sí mismo y requiere el uso de un motor de arranque para que el compresor alcance la velocidad antes de que el motor pueda sostenerse por sí mismo. Los motores a reacción siguen el ciclo Brayton, que requiere la compresión del aire a altas presiones antes de que sea posible la liberación de calor, por lo que requiere maquinaria pesada de compresores y turbinas. </td></tr><tr><td> </td></tr><tr><td> Los PDE, por otro lado, pueden operarse teóricamente desde una parada hasta un número de Mach de 5. Los PDE no requieren el equipo de rotor pesado para comprimir el aire antes de la combustión, lo que reduce el peso total y la complejidad del motor. Además, la geometría de las PDE es muy simple y consiste esencialmente en un tubo con válvulas de control para el suministro de fluido. El proceso de detonación también genera presiones y temperaturas más altas de la reacción y ofrece mejores eficiencias. Los PDE cierran la brecha entre el régimen subsónico y el régimen hipersónico, cuando toman el relevo los jets y cohetes. Como se puede ver en la Fig. 2, las PDE ofrecen impulsos específicos más altos que los cohetes y los motores de respiración de aire convencionales en todos los números de Mach. Por lo tanto, hay estudios en curso que intentan integrar el modo de combustión de detonación pulsada en cohetes y motores a reacción, lo que aprovecha el aumento en el rendimiento logrado por el proceso de detonación sobre el proceso de deflagración. Todo lo anterior explica la explosión en el campo de la detonación y la investigación de PDE recientemente. Esto ha llevado al lanzamiento de varios programas de investigación competitivos con el objetivo de desarrollar un sistema PDE funcional. </td></tr><tr><td><img src="https://arc.uta.edu/research/pde_files/IspvsM.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /> Figura 2: Número de Mach versus impulso específico para varios sistemas de propulsión </td></tr><tr><td><img src="https://arc.uta.edu/research/pde_files/PDEcycle.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /> Figura 3: Arriba se muestran las diversas etapas del ciclo PDE </td></tr><tr><td><img src="https://arc.uta.edu/research/pde_files/HumphreyCycle.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /> Figura 4: Diagramas TS y gráficos de presión versus volumen específico para varios ciclos de motor, ciclo de motor turborreactor Brayton mostrado en la esquina inferior derecha. </td></tr><tr><td> La diferencia entre detonación y deflagración </td></tr><tr><td> La detonación es un proceso de combustión supersónica, mientras que la deflagración es un proceso de combustión subsónica. Casi todos los motores que queman combustible emplean la deflagración para liberar la energía contenida en los combustibles. En la detonación, una onda de choque comprime el gas, seguida de una rápida liberación de calor y un aumento repentino de la presión. En la teoría de Chapman-Jouguet, la onda de detonación consiste en una onda de choque y un frente de llama. A medida que el frente de onda atraviesa el gas, el gas se comprime y la reacción química se completa en la parte trasera del frente de onda. Otra teoría, conocida como la teoría de Zeldovich-von Neumann-Doering (ZND), utiliza química de velocidad finita para describir el modelo. En el modelo ZND, la onda de detonación se representa como una onda de choque seguida de cerca por un frente de reacción, con la zona de inducción separando las dos. </td></tr><tr><td> </td></tr><tr><td> Uno de los factores que afectan la implementación práctica de las PDE es la dificultad de lograr detonaciones consistentes dentro de la cámara de combustión, dentro de un tubo de longitud corta. La detonación suele ser difícil de iniciar dentro de mezclas de combustible y aire en tubos más cortos, lo que requiere la adición de grandes cantidades de energía. Un método más útil es iniciar una combustión deflagrativa y luego conducir la reacción a una detonación colocando obstáculos en el camino que crearán una mezcla turbulenta y también acelerarán el flujo. El proceso de aceleración de la onda de presión en una onda de detonación se conoce como transición de deflagración a detonación (DDT). El objeto inductor de DDT más efectivo es la espiral de Shchelkin, que es similar a un resorte helicoidal. Otros dispositivos DDT incluyen placas de orificio y boquillas convergentes-divergentes. </td></tr></table></td></tr><tr><td></td></tr></table></td></tr><tr><td><img src="https://arc.uta.edu/index_files/star2.GIF" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /><a href="https://arc.uta.edu/publications/pr_files/PDE-LiqFuel.pdf" target="_blank">Desarrollo de un Motor Compacto de Detonación Pulsada de Combustible Líquido con Pre-detonador</a> <img src="https://arc.uta.edu/index_files/star2.GIF" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /><a href="https://arc.uta.edu/publications/pr_files/PDE-DDT.pdf" target="_blank">Estudio experimental sobre métodos de mejora de transición de deflagración a detonación en un PDE</a> <img src="https://arc.uta.edu/index_files/star2.GIF" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /><a href="https://arc.uta.edu/publications/pr_files/PDE-OpIssues.pdf" target="_blank">Problemas operativos que afectan la implementación práctica de los motores de detonación pulsada</a> <img src="https://arc.uta.edu/index_files/star2.GIF" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /><a href="https://arc.uta.edu/publications/pr_files/PDE-TurboGen.pdf" target="_blank">Aplicación del motor de detonación pulsada para la generación de energía eléctrica</a><img src="https://arc.uta.edu/index_files/star2.GIF" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /><a href="https://arc.uta.edu/publications/pr_files/SchelkinSpiral.pdf" target="_blank">Investigaciones experimentales sobre mejoras de DDT por espirales de Shchelkin en una PDE</a> <a href="http://www.uta.edu/" target="_blank">© 2014 Universidad de Texas en Arlington</a> <a href="http://www.uta.edu/engineering/" target="_blank">Facultad de Ingeniería</a><a href="http://grad.uta.edu/" target="_blank"> Escuela de Graduados</a> <a href="http://www.uta.edu/mae" target="_blank">Ingeniería Mecánica y Aeroespacial</a> </td></tr></table>Saludos.</blockquote>

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