p Existem muitos processos, como propulsão, em que o fluido em um estado supercrítico, onde a temperatura e a pressão colocam uma substância além de um líquido ou fase gasosa distinguível, é injetado em um ambiente de condições termodinâmicas supercríticas. Sob estas condições, As dinâmicas de mistura e interação não se comportam como se estivessem em suas fases líquidas ou gasosas bem definidas. p Motores de foguetes, turbinas a gás e motores a diesel experimentam condições em sua câmara de combustão que excedem as condições críticas de seu combustível, e sprays supercríticos finamente atomizados são usados ​​para revestir comprimidos na produção de medicamentos. Em ambos os casos, compreender a dinâmica precisa de como o fluido se quebra e se dispersa pode levar a melhorias fundamentais nas formas como esses sistemas são construídos.

p O estudo da desintegração do jato, em particular, concentra-se na quebra e mistura do combustível dentro da câmara de combustão dos dispositivos de propulsão. Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Flórida aplicou técnicas de diagnóstico espectroscópico para aprender mais sobre os fundamentos da desintegração de jato supercrítico e subcrítico, e relata suas novas descobertas esta semana no jornal Física dos Fluidos .

p "A técnica de Fluorescência Induzida por Laser Planar (PLIF) e o processo de correção dos efeitos de absorção é uma ferramenta exclusiva do Laboratório de Combustão e Propulsão, "disse Shaun DeSouza, pesquisador da Universidade da Flórida e principal autor da publicação. "Este método fornece dados quantitativos para comparação com os dados qualitativos produzidos pela técnica de shadowgraph." Embora os estudos de imagem de jatos tenham sido realizados por muitas instituições de pesquisa diferentes, há dados de densidade quantitativa limitados relatados nesses estudos.

p Para obter esses dados quantitativos, DeSouza e seu colaborador realizaram 48 testes de jatos injetados de um único orifício em uma câmara com uma de uma gama de combinações de temperatura e pressão sub a supercríticas. Eles usaram um fluido chamado fluorocetona nesses testes por causa de sua baixa temperatura e pressão críticas, características que regem o comportamento supercrítico de interesse, bem como seus distintos recursos espectrais adequados para detecção PLIF.

p O estudo atual de jatos de orifício único injetados em uma câmara de temperaturas e pressões sub a supercríticas foi focado no efeito da razão de densidade da câmara para o injetor na desintegração do jato com 48 testes executados em uma ampla faixa de razão de densidade. Para esses testes, os pesquisadores usaram a fluorocetona como fluido de trabalho porque tem temperatura e pressão críticas comparativamente baixas e uma forte absorção na faixa próxima do ultravioleta, tornando-o uma boa escolha para gráfico de sombra e visualização PLIF.

p Os resultados do estudo demonstraram a precisão do PLIF, imagiologia de planos únicos do campo de fluxo através do centro do jato, levando a diferenças perceptíveis no ângulo de espalhamento medido em comparação com a shadowgraphy. Ao contrário da shadowgraphy, que imagens integradas de todo o jato, O PLIF fornece informações de densidade mais detalhadas que iluminam os recursos que a shadowgraphy não consegue detectar.

p Cada técnica de imagem oferece vantagens complementares, com PLIF fornecendo resultados de densidade quantitativa e shadowgraphy fornecendo visualização de fluxo muito detalhada. Embora os dados do shadowgraph estejam de acordo com os estudos de visualização anteriores, os resultados do PLIF que forneceram medição quantitativa da densidade do plano central do jato e gradientes de densidade ofereceram resultados novos e diferentes.

p Os resultados também revelaram tendências essenciais para a compreensão e melhoria de aplicações como a propulsão a jato, como um aumento no diâmetro da gota normalizado e uma diminuição na população de gotas conforme as temperaturas da câmara aumentaram. De acordo com o trabalho, Contudo, o tamanho e a distribuição das gotículas eram independentes da pressão da câmara.

p "O próximo passo para esta linha de pesquisa é expandir as condições termodinâmicas exploradas e melhorar o hardware de imagem para obter um melhor entendimento sob uma variedade maior de condições, "disse DeSouza.