Experimental Investigation of Ionization Sensors Under Shock Tube Stagnation Conditions

Authors

  • Rafael Augusto Cintra Universidade Federal de Itajubá
  • Tiago Cavalcanti Rolim Instituto de Estudos Avançados
  • Bruno Coelho Lima Instituto de Estudos Avançados

Keywords:

Ionization sensors, Shock tubes, Shockwaves.

Abstract

Recently, there has been a growing interest in studies concerning ionization sensors for aerospace applications, power generation, and fundamental research. In aerospace research, they have been used for studies of shock and detonation waves. Two key features of these sensors are their short response time, of the order of microseconds, and the fact that they are activated when exposed to high temperature air. In this sense, the present paper describes the development of an ionization sensor to be used in shock tube facilities. The sensor consists of 2 thorium-tungsten electrodes insulated by ceramic, with a stainless steel adapter for proper mounting, as well as 2 copper seal rings. An electrical circuit was also built with 2 main purposes: to provide the electrodes with a sufficient large voltage difference in order to ease ionization of the air and to assure a short time response of the sensor. The tests were carried out in a shock tube with the objective of observing the response of the sensor under stagnation conditions. For that, we chose initial driven pressures of 1.0; 1.2 and 1.5 kgf/cm², with a constant driver pressure equal to 70 kgf/cm². We analyzed the response of the sensor as a function of the initial driven pressure, stagnation temperature, and density. For the studied conditions, the results showed that the mean amplitude of the ionization

Author Biographies

Rafael Augusto Cintra, Universidade Federal de Itajubá

Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Engenharia Mecânica Aeronáutica

Tiago Cavalcanti Rolim, Instituto de Estudos Avançados

Possui graduação em Engenharia Aeronáutica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica(2005), mestrado em Engenharia Aeronâutica e Mecânica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica(2009) e doutorado em Aerospace Engineering pela University of Texas at Arlington(2013). Atualmente é MIlitar do Centro Técnico Aeroespacial - Instituto de Estudos Avançados, do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial e Revisor de periódico da The Aeronautical Journal. Tem experiência na área de Engenharia Aeroespacial. Atuando principalmente nos seguintes temas:Hypersonics, Shock Tunnels, Supersonic propulsion.

Bruno Coelho Lima, Instituto de Estudos Avançados

Tecnólogo em Manutenção de Aeronaves pela Fatec São José dos Campos. Colaborador do Instituto de Estudos Avançados /IEAv (São José dos Campos) desde de setembro de 2011, na divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica. Realizando a operação e manutenção dos tubos e tuneis de choque hipersônicos do IEAv, assim como a analise e validação de experimentos, e também estudos de Propulsão Hipersônica Aspirada, desenvolvimento de projetos mecânicos em software CAD, desenvolvimento de técnica de visualização não intrusiva (schlieren). Contratado pela FUNCATE (Fundação de Ciência, Aplicações e Tecnologia Espaciais). Área de atuação: Propulsão Hipersônica Aspirada à Combustão Supersônica (scramjet).

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Published

2017-04-24

Issue

Section

Original Papers