Thesis: Implementación de la técnica de velocimetría de imágenes de partículas (PIV) en llamas moduladas acústicamente
| datacite.subject.fos | Engineering and technology | |
| datacite.subject.fos | Natural sciences::Physical sciences | |
| datacite.subject.fos | Engineering and technology::Mechanical engineering | |
| datacite.subject.fos | Engineering and technology::Other engineering and technologies | |
| dc.contributor.correferente | Escudero Barros, Felipe Andres | |
| dc.contributor.department | Departamento de Industrias | |
| dc.contributor.guia | Demarco Bull, Rodrigo Andres | |
| dc.coverage.spatial | Campus Casa Central Valparaíso | |
| dc.creator | Mancilla Godoy, Nicolás Mauricio | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-24T14:14:21Z | |
| dc.date.available | 2025-09-24T14:14:21Z | |
| dc.date.issued | 2024-11-26 | |
| dc.description.abstract | Este estudio experimental tuvo como objetivo validar la técnica de Particle Image Velocimetry (PIV) para analizar flujos en llamas moduladas acústicamente. La investigación se centró en una llama no premezclada, utilizando partículas de óxido de circonio y humo como trazadores para capturar los campos de velocidad. Se implementó la técnica PIV en un quemador de flujo laminar, sometido a modulación sinusoidal en diferentes fases de una señal acústica. Además, se validaron los resultados experimentales mediante casos sintéticos, confirmando la efectividad de la técnica en las condiciones experimentales establecidas. Los resultados revelaron un patrón claro en la distribución de velocidades según los distintos ángulos de modulación, destacando la simetría axial del flujo y variaciones en la magnitud de velocidad a lo largo del campo de estudio. Las fluctuaciones en la velocidad media fueron más evidentes cerca del quemador y se suavizaron progresivamente aguas abajo, sugiriendo una disipación gradual de la influencia de la modulación acústica. El análisis de los datos permitió caracterizar el perfil de la llama bajo condiciones forzadas, observándose que el comportamiento del flujo está influenciado tanto por la modulación como por la geometría del quemador. Las velocidades observadas variaron desde 70 cm/s en el caso inerte hasta 240 cm/s en el caso reactivo. Se analizaron perfiles de velocidad en tres alturas diferentes, revelando variaciones temporales y espaciales de las velocidades. Las líneas de corriente obtenidas mostraron su incidencia en las zonas de formación de hollín, permitiendo el ingreso de aire en el interior de la llama y favoreciendo una mayor combustión en ciertas fases. Aunque la técnica PIV presenta limitaciones, como la visualización en regiones de recirculación o en áreas cercanas a las paredes del quemador, se concluye que es una herramienta efectiva y útil para el análisis de flujos en llamas moduladas acústicamente. Este estudio sienta las bases para investigaciones futuras, incluyendo análisis avanzados como la evaluación de vorticidad y deformación, así como la implementación de técnicas numéricas como la descomposición ortogonal propia (POD), que permitan una caracterización más detallada de las estructuras de flujo en llamas de este tipo. | es |
| dc.description.abstract | This experimental study aimed to validate the Particle Image Velocimetry (PIV) technique for analyzing flow fields in acoustically modulated flames. The research focused on a non premixed flame, using zirconium oxide and smoke particles as tracers to capture velocity fields. The PIV technique was applied to a laminar-flow burner, subjected to sinusoidal modulation at various phases of an acoustic signal. Experimental results were validated using synthetic cases, confirming the effectiveness of the technique under the established experimental conditions. The results showed a distinct pattern in velocity distribution across different modulation angles, highlighting axial symmetry in the flow and variations in velocity magnitude throughout the study area. Velocity fluctuations were more pronounced near the burner and gradually diminished downstream, indicating a progressive dissipation of the acoustic modulation effect. Data analysis allowed characterization of the flame profile under forced conditions, revealing that flow behavior is influenced not only by acoustic modulation but also by the burner geometry. Measured velocities ranged from 70 cm/s in the inert case to 240 cm/s in the reactive case. Velocity profiles were analyzed at three different heights, revealing spatial and temporal variations. Streamlines indicated the impact on soot formation zones, allowing air to penetrate the flame, which promoted greater combustion in certain phases. Although PIV has limitations, such as visualization in recirculation regions or near burner walls, it was concluded to be an effective tool for analyzing flows in acoustically modulated flames. This study lays the foundation for future research, including advanced analyses such as vorticity and strain rate evaluation, and the use of numerical techniques like Proper Orthogonal Decomposition (POD), for a more detailed characterization of flow structures in flames of this type. | en_US |
| dc.description.degree | Magíster en Ciencias de la Ingeniería Industrial | |
| dc.driver | info:eu-repo/semantics/masterThesis | |
| dc.format.extent | 82 páginas. | |
| dc.identifier.doi | 10.71959/8xf4-7w97 | |
| dc.identifier.uri | https://cris.usm.cl/handle/123456789/4130 | |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.71959/8xf4-7w97 | |
| dc.language.iso | es | |
| dc.publisher | Universidad Técnica Federico Santa María | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Particle Image Velocimetry (PIV) | |
| dc.subject | acoustic modulation | |
| dc.subject | non-premixed flame | |
| dc.subject | synthetic data | |
| dc.subject.ods | 7 Energía asequible y no contaminante | |
| dc.subject.ods | 9 Industria, innovación e infraestructura | |
| dc.subject.ods | 13 Acción por el clima | |
| dc.title | Implementación de la técnica de velocimetría de imágenes de partículas (PIV) en llamas moduladas acústicamente | |
| dspace.entity.type | Tesis |
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