Inestabilidad termoacústica

La inestabilidad termoacústica se refiere a una inestabilidad que surge debido al campo acústico y al proceso de liberación de calor inestable. Esta inestabilidad es muy relevante en las inestabilidades de combustión en sistemas como los motores de cohetes , etc. ^{[1] [2] [3]}

Criterio de Rayleigh

Un mecanismo muy simple de amplificación acústica fue identificado por primera vez por Lord Rayleigh en 1878. ^{[4] [5]} En términos simples, el criterio de Rayleigh establece que la amplificación resulta si, en promedio, la adición de calor ocurre en fase con los aumentos de presión durante la oscilación . ^[1] . Es decir, si es la perturbación de presión (con respecto a su valor medio ) y es la tasa de liberación de calor por unidad de volumen (con respecto a su valor medio ), entonces el criterio de Rayleigh dice que la amplificación acústica ocurre si ${\displaystyle p'}$ ${\displaystyle \langle p\rangle }$ ${\displaystyle {\dot {q}}'}$ ${\displaystyle \langle {\dot {q}}\rangle }$

${\displaystyle \langle p'{\dot {q}}'\rangle >0.}$

El criterio de Rayleigh se utiliza para explicar muchos fenómenos, como las llamas que cantan en los tubos, la amplificación del sonido en los tubos de Rijke y otros. En sistemas complejos, el criterio de Rayleigh puede no ser estrictamente válido, ya que existen muchos factores de amortiguación, como la amortiguación viscosa/de pared/de tobera/de relajación/homogénea/de partículas, los efectos del flujo medio, etc., que no se tienen en cuenta en el análisis de Rayleigh. ^[1]

Véase también

• Inestabilidad de Darrieus-Landau
• Inestabilidad difusiva-térmica
• Tubo Rijke

Referencias

1. Williams, FA (2018). Teoría de la combustión. CRC Press.
2. Clavin, P., y Searby, G. (2016). Ondas y frentes de combustión en flujos: llamas, choques, detonaciones, frentes de ablación y explosión de estrellas. Cambridge University Press.
3. Forman A. Williams, Marcel Barrère, NC Huang (1969). Aspectos fundamentales de los cohetes de propulsor sólido. Servicios de tecnivisión
4. Rayleigh, L. (1878). La explicación de ciertos fenómenos acústicos. Roy. Inst. Proc., 8, 536-542.
5. Rayleigh, JWSB (1896). La teoría del sonido (Vol. 2). Macmillan.