Jet sintético

En dinámica de fluidos , un flujo de chorro sintético es un tipo de flujo de chorro , que se compone del fluido circundante . Los chorros sintéticos generalmente se forman mediante un flujo que se mueve hacia adelante y hacia atrás a través de una pequeña abertura. Los chorros sintéticos se producen mediante la expulsión y succión periódicas de fluido de un orificio inducido por el movimiento de un diafragma dentro de una cavidad, entre otras formas. ^{[1] [2] [3]}

Un flujo de chorro es un flujo de fluido en el que una corriente de un fluido se mezcla con un medio circundante. Un ejemplo es un chorro de agua que se forma cuando coloca el pulgar sobre el extremo de una manguera. El agua se mezcla con el aire para formar un chorro. Si aumenta el flujo de agua o mueve el pulgar para cambiar el diámetro de la salida, el chorro cambiará drásticamente.

Los flujos de chorro varían según la velocidad y el diámetro del flujo y la densidad y viscosidad del fluido ( número de Reynolds y número de Mach ). Cuando las velocidades en el chorro son mayores que la velocidad del sonido, ocurren cambios cualitativos importantes en el flujo. Uno de esos cambios es que se forman ondas de choque . ^[4]

Un flujo de chorro sintético fue llamado así por Ari Glezer ya que el flujo es "sintetizado" de fluido circundante o ambiente. La producción de un chorro de convección requiere una fuente externa de fluido, como aire comprimido entubado o tuberías de agua.

Dispositivos Synjet

El flujo de chorro sintético se puede desarrollar de varias formas, como con un controlador electromagnético (por ejemplo , un actuador de plasma ), un controlador piezoeléctrico o incluso un controlador mecánico como un pistón. Cada uno mueve una membrana o diafragma hacia arriba y hacia abajo cientos de veces por segundo, aspirando el fluido circundante a una cámara y luego expulsándolo. Aunque el mecanismo es bastante simple, los ciclos extremadamente rápidos requieren ingeniería de alto nivel para producir un dispositivo que dure en aplicaciones industriales.

Para la gestión térmica de puntos calientes, el Synjet, ofrecido comercialmente por la empresa Nuventix con sede en Austin, TX, ^[5] fue patentado en 2000 por ingenieros de Georgia Tech. ^[6] El pequeño módulo de inyección sincronizada crea chorros que pueden dirigirse a ubicaciones precisas para enfriamiento industrial puntual. Tradicionalmente, los disipadores de calor metálicos conducen el calor desde los componentes electrónicos hacia el aire, y luego un pequeño ventilador expulsa el aire caliente. Los módulos Synjet reemplazan o aumentan los ventiladores de enfriamiento para dispositivos tales como microprocesadores, chips de memoria, chips gráficos, baterías y componentes de radiofrecuencia. Además, la tecnología SynJet se ha utilizado para la gestión térmica de LED de alta potencia ^{[5] [7]}

Los módulos de chorro sintético también se han investigado ampliamente para controlar el flujo de aire en las aeronaves para mejorar la sustentación, aumentar la maniobrabilidad, controlar las pérdidas y reducir el ruido. ^[8] Los problemas en la aplicación de la tecnología incluyen el peso, el tamaño, el tiempo de respuesta, la fuerza y ​​la complejidad del control de los flujos. ^{[9] [10] [11] [12]}

Un investigador de Caltech incluso ha probado módulos de chorro sintéticos para proporcionar empuje a pequeños vehículos submarinos, siguiendo el modelo de los chorros naturales que producen los calamares y las medusas. ^[13] Recientemente, el equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Taylor (Malasia) utilizó con éxito chorros sintéticos como dispositivos de mezcla. ^[14] Los chorros sintéticos demuestran ser dispositivos de mezcla eficaces, especialmente para materiales sensibles al cizallamiento.

Referencias

1. Agrawal, Amit; Verma, Gunjan (2008). "Análisis de similitud de chorros sintéticos turbulentos planos y simétricos". Revista Internacional de Transferencia de Calor y Masa . 51 (25-26): 6194-6198. doi : 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2008.04.011 .
2. Kotapati, Rupesh B .; Mittal, Rajat; Louis, N. Cattafesta III (2007). "Estudio numérico de un chorro sintético transicional en flujo externo inactivo" . Revista de Mecánica de Fluidos . 581 : 287–321. Código Bibliográfico : 2007JFM ... 581..287K . doi : 10.1017 / S0022112007005642 .
3. Kamran Mohseni; Rajat Mittal (2014). Jets sintéticos: fundamentos y aplicaciones . Prensa CRC. ISBN 9781439868102.( http://www.crcpress.com/product/isbn/9781439868102 )
4. Diccionario de herencia americana
5. Nuventix - Refrigeración de puntos calientes de gestión térmica activa, intercambiadores de calor refrigerados por aire: Nuventix
6. "Copia archivada" . Archivado desde el original el 2 de septiembre de 2006 . Consultado el 18 de septiembre de 2007 .
7. "Aavid, división térmica de Boyd Corporation" .
8. KOTAPATI, RUPESH B .; MITTAL, RAJAT; MARXEN, OLAF; HAM, FRANK; USTED, DONGHYUN; CATTAFESTA, LOUIS N. (11 de mayo de 2010). "Dinámica no lineal y control basado en chorros sintéticos de un flujo separado canónico". Revista de Mecánica de Fluidos . Cambridge University Press (CUP). 654 : 65–97. doi : 10.1017 / s002211201000042x . ISSN 0022-1120 . 
9. Sitio web de MRS: Actuadores piezoeléctricos para aplicaciones de chorro sintético
10. http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JFEGA4000129000007000825000001&idtype=cvips&gifs=yes
11. Control de flujo activo con técnicas de diseño adaptativo para mejorar la seguridad de la aeronave
12. "Copia archivada" . Archivado desde el original el 7 de enero de 2014 . Consultado el 7 de enero de 2014 .
13. Thomas, AP; Milano, M .; g'Sell, MG; Fischer, K .; Burdick, J. (2005). "Propulsión a chorro sintético para pequeños vehículos submarinos" . Actas de la Conferencia Internacional IEEE 2005 sobre Robótica y Automatización (PDF) . págs. 181-187. doi : 10.1109 / ROBOT.2005.1570116 . ISBN  0-7803-8914-X.
14. Al-Atabi, Mushtak (1 de septiembre de 2011). "Investigación experimental del uso de chorros sintéticos para mezcla en recipientes" . Revista de Ingeniería de Fluidos . ASME Internacional. 133 (9). doi : 10.1115 / 1.4004941 . ISSN 0098-2202 .