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Evaluación de Modelos Computacionales para el Enfriamiento por Transpiración de Electrones

Autores: Campbell, Nicholas S.; Hanquist, Kyle; Morin, Andrew; Meyers, Jason; Boyd, Iain

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Evaluación de Modelos Computacionales para el Enfriamiento por Transpiración de Electrones


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Desarrollos
Vuelo hipersónico
Materiales
Enfriamiento por transpiración electrónica
Simulaciones de CFD
Gases de alta entalpía

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los desarrollos recientes en el mundo del vuelo hipersónico han atraído una mayor atención hacia la respuesta térmica de los materiales expuestos a gases de alta entalpía. Un concepto prometedor es el enfriamiento por transpiración electrónica (ETC), que ofrece la perspectiva de un mecanismo pasivo de eliminación de calor, rivalizando y posiblemente superando al enfriamiento radiativo. En este trabajo, se realizan simulaciones de CFD en no equilibrio para evaluar los posibles roles de este modo de enfriamiento bajo condiciones de alta entalpía que se pueden obtener en instalaciones de prueba de antorchas de plasma capaces de tiempos de flujo prolongados. El trabajo se centra en el caso de prueba del gas argón calentado para alcanzar entalpías equivalentes a las condiciones posteriores al choque experimentadas por un vehículo que vuela a través de la atmósfera a velocidad hipersónica. Se realizan simulaciones en una variedad de condiciones y se utilizan para calibrar comparaciones directas entre las condiciones de operación de la antorcha y las propiedades de flujo resultantes. Estas comparaciones destacan consideraciones importantes de modelado para simular pruebas en cámaras calientes de larga duración. Los resultados de las simulaciones corresponden bien con las mediciones experimentales de la temperatura del gas, la temperatura de la superficie del material, así como la corriente medida generada en el artículo de prueba. Se presentan y aplican métodos teóricos que tienen en cuenta las limitaciones de carga espacial para proporcionar sugerencias de diseño que potencien el efecto ETC en futuros experimentos.

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