Desarrollo de una diagnóstica refractiva para el estudio de plasmas no-térmicos de alta presión.

Abstract

Este Proyecto Final consiste en la interpretación cuantitativa de la técnica Schlieren aplicada a un jet de plasma no térmico, cuasi-estacionario (50 Hz), y a presión atmosférica. El jet fue operado en régimen turbulento con un número de Reynolds (basado en el diámetro de la tobera) de 13800. Se utilizó oxígeno puro como gas de trabajo. El arreglo experimental usado consistió en un sistema óptico con espejos parabólicos de haz paralelo. La técnica permitió medir los promedios temporales de la temperatura del gas en el jet de plasma por medio del procesamiento de las imágenes digitales Schlieren. En la interpretación de resultados se consideró la penetración del aire ambiente en el jet de plasma debido a la difusión turbulenta. La calibración del sistema óptico se obtuvo ajustando el parámetro de sensibilidad de modo que la fracción de oxígeno en la salida de la tobera sea igual a la unidad. Los perfiles radiales del contraste con la descarga apagada resultaron ser bastante simétricos en todo el flujo de salida, pero con la descarga encendida se evidenciaron fuertes desviaciones de la simetría en el campo cercano. La temperatura respecto del gas en el jet de plasma resultó relativamente alta, con una elevación máxima de -55 K respecto de la temperatura ambiente; como puede esperarse debido a que el jet fue operado con un gas molecular. La incertidumbre en la medición de la temperatura resultó dentro de -6 K, principalmente asociada a errores en el procedimiento de inversión. Los resultados mostraron que entre 0 y 5 mm desde la salida de la tobera se produce un aumento en la temperatura del gas de - 8 K; sugiriendo que en el campo cercano existe todavía algún tipo de calentamiento rápido del gas (con una velocidad de - 0,3 K /us).