Visualización y caracterización de ondas acústicas en guías de ondas, mediante la técnica óptica no instructiva Schlieren con un fondo como referencia.

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David Porta Zepeda.

En las guías de ondas acústicas, debido a las fronteras, las ondas se reflejan hacia adentro y se refractan al salir, lo que puede provocar la formación de ondas estacionarias en el interior de la guía. Aunque es posible describir analíticamente el campo acústico dentro y fuera, cambios de geometría en medio o en los extremos dan lugar a condiciones de frontera que imposibilitan la obtención de resultados analíticos. También, amplitudes grandes dan paso a comportamientos que no son lineales. Entonces, para poder describir los campos tanto al interior como al exterior, es necesario recurrir a métodos analíticos de aproximación, a simulaciones con métodos numéricos y a estudios experimentales. En años recientes se patentó la técnica óptica schlieren con un fondo como referencia BOS (Background Oriented Schlieren por sus siglas en inglés; Meier 1999). Con ésta técnica es posible obtener datos cuantitativos el índice de refracción de un gas transparente, debidos a cambios locales en las propiedades termodinámicas del gas, como densidad, presión o temperatura. (Porta 2015). Los objetivos son: 1. Instrumentar la técnica schlieren con un fondo como referencia para medir cuantitativamente los cambios locales de densidad producidos por una onda acústica. 2. Determinar cambios de densidad en el interior de ductos, debidos a propagación de ondas acústicas. Se estudiarán tanto ondas progresivas como ondas estacionarias.

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Implementación de la técnica velocimetría por sombras de partículas (PSV) para el estudio de de las interfaces de un flujo supersónico

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Carlos Echeverría Arjonilla

La velocidad de un jet se puede medir con técnicas intrusivas como el hilo caliente, o no intrusivas como la velocimetría Láser Doppler o PIV (Particle Image Velocimetry por sus siglas en inglés) con las que se pueden determinar campos de velocidad tanto dentro del área central como en la capa de mezcla. En particular, en los jets supersónicos se ha estudiado la velocidad del flujo cuando pasa a través de las ondas de choque. Uno de los objetivos de este trabajo es el desarrollo de una técnica no intrusiva para estudiar las interfaces de un jet supersónico, el término interface en este trabajo se utiliza para referirse a las zonas en las cuales ocurren cambios de densidad grandes en distancias pequeñas, como lo son las ondas de choque presentes en el objeto de estudio.

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Estudio comparativo de vórtices formados por toberas de distintas geometrías

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Paola Alejandra León G.

Una de las estructuras vorticales más conocidas es el vórtice toroidal, aunque ha sido profundamente estudiado, la variación en la geometría de la tobera que lo forma es un tema poco trabajado. Adentrarnos en ese nuevo campo de estudio, permitiría encontrar aplicaciones, así como ventajas y desventajas del uso de distintas toberas adaptables a las necesidades de cada usuario. Se desarrolló un trabajo experimental en el que se diseñó y construyó un dispositivo generador de vórtices de agua en agua, el cual fue utilizado para observar y comparar vórtices formados con toberas de distintas geometrías. Los vórtices fueron visualizados tanto frontal como lateralmente. Con la visualización lateral, se observó que cada vórtice presentó un movimiento oscilatorio distinto en sí mismo a lo largo de su trayectoria. Posteriormente, se midió la repetibilidad traslacional de los vórtices, llegando a la conclusión de que éstos son repetibles. Gracias a esto, fue posible realizar el experimento más de una vez y así, medir las trayectorias, la velocidad inicial y el coeficiente de amortiguamiento. Como cualquier rama de la física, la dinámica de fluidos, en particular el estudio de vórtices, es muy extensa, sin embargo, los resultados aquí mostrados dan paso a un más profundo entendimiento de ella.

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Diseño de Disparador Electrónico para el Estudio de Ondas de Choque

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Jéssica Paola Sánchez Toro

Cuando la velocidad de un objeto excede la velocidad del sonido en el medio, los frentes de onda se quedan detrás de la fuente en una región cónica con la fuente como vértice. El borde del cono forma un frente de onda supersónico con una amplitud grande llamada “onda de choque”. Si se desea fotografiar una onda de choque, la velocidad de respuesta que se requiere para captar este fenómeno es mayor a la del ser humano y por tal motivo se requiere de disparadores electrónicos sincronizados con el evento por lo cual se realizó el diseño y construcción de un disparador electrónico activado por sonido, que permite controlar el tiempo de retardo en la captura de una fotografía respecto al momento en que ocurre el fenómeno que se desea estudiar. El disparador electrónico activado por sonido utiliza un micrófono que detecta los cambios en el nivel de presión sonora; cuando estos cambios superan cierto umbral, el circuito activa la cámara que captura la imagen del fenómeno. El tiempo que transcurre entre el fenómeno detonador del disparo y la toma de la fotografía se desea que sea ajustable.

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Creación y caracterización de un medio estratificado

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Brenda Arvizú Padilla

Se construyó un dispositivo experimental que permite la creación de medios estratificados. Con técnicas ópticas se caracterizó el medio estratificado a partir de los cambios de concentración y de índice de refracción del fluido. Por medio de expresiones matemáticas se obtuvieron valores de concentración e índices de refracción, los cuales se graficaron contra la profundidad ( Y ). Se hizó un ajuste lineal a las curvas obtenidas y obtuve un coeficiente de correlación R² = 0.958 en ambos casos. Se determinó que el perfil del medio estratificado es lineal en ciertos intervalos.

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Contacto

Correo: hidro@ciencias.unam.mx
Página Web: pasionporlosfluidos.fciencias.unam.mx/

Facultad de Ciencias,
Ciudad Universitaria,
UNAM,
Ciudad de México.

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