Se desarrolla un enfoque de diseño híbrido que combina el método de características (MoC) para el diseño inicial de boquillas axisimétricas con una transformación geométrica para crear un perfil supersónico asimétrico. El campo de flujo asimétrico resultante se analiza mediante simulaciones CFD 3D utilizando FVM ANSYS Fluent y el modelo de turbulencia k–ω SST, y se compara con soluciones disponibles de FDM. Se realiza un estudio de sensibilidad de malla que confirma la independencia de la cuadrícula. Los resultados demuestran una expansión supersónica suave hasta el número de Mach 1.4, con una desviación de presión de menos del 5% respecto a las predicciones del MoC, atribuida a diferencias de resolución. Además, los gradientes de presión a lo largo de las secciones transversales disminuyen del 5% en la garganta al 0.5% en la salida, confirmando una efectiva homogeneización del flujo. También se encuentra que la boquilla axisimétrica superó al cuña asimétrico en el coeficiente de empuje (6% más alto) y el flujo másico (34% mayor), pero el diseño de cuña muestra una mejor uniformidad de presión, ventajosa para estructuras aéreas integradas. La metodología proporciona un marco práctico para el diseño preliminar de boquillas asimétricas, destacando las compensaciones entre la eficiencia de empuje y la adaptabilidad geométrica.
Dai et al. (Sun,) estudiaron esta cuestión.