Investigación Numérica sobre el Comportamiento Térmico de un Sistema de Enfriamiento de Demostrador LOx/LCH
Autores: Ricci, Daniele; Battista, Francesco; Fragiacomo, Manrico
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Investigación Numérica sobre el Comportamiento Térmico de un Sistema de Enfriamiento de Demostrador LOx/LCH
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Motores de cohetes líquidos
Chaquetas de refrigeración
Combustibles criogénicos
Fluidos transcríticos
Metodologías numéricas
Proceso de fabricación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La fiabilidad de los motores de cohetes líquidos está estrictamente relacionada con el funcionamiento exitoso de las chaquetas de refrigeración, capaces de soportar las impresionantes condiciones operativas en términos de enormes cargas térmicas y mecánicas, generadas en las cámaras de combustión. Los combustibles criogénicos, como el metano o el hidrógeno, se utilizan a menudo como refrigerantes y pueden comportarse como fluidos transcríticos que fluyen en las chaquetas: después de la inyección en estado líquido, ocurre un pseudo-cambio de fase a lo largo de la cámara debido al calor liberado por los gases de combustión y los refrigerantes que salen como vapor. Así, en el desarrollo de tales subsistemas, se centran en cuestiones importantes las metodologías numéricas adoptadas para simular el comportamiento térmico del fluido dentro de las chaquetas, los procedimientos de diseño, así como los temas de fabricación y procesos tecnológicos. El presente documento incluye los análisis térmicos numéricos relacionados con la chaqueta de refrigeración perteneciente al demostrador de oxígeno líquido/metano líquido, realizado en el marco del programa HYPROB (Banco de Pruebas de Propulsión de Hidrocarburos). Se incluyen resultados numéricos considerando las condiciones operativas nominales de las chaquetas de refrigeración en el modo alimentado por metano y en el modo alimentado por agua, en el caso de la aplicación del proceso de electrodeposición para la fabricación. Se aborda una comparación con una chaqueta de refrigeración similar, realizada a través del proceso de soldadura convencional, para subrayar los beneficios de la aplicación de la tecnología de electrodeposición.
Descripción
La fiabilidad de los motores de cohetes líquidos está estrictamente relacionada con el funcionamiento exitoso de las chaquetas de refrigeración, capaces de soportar las impresionantes condiciones operativas en términos de enormes cargas térmicas y mecánicas, generadas en las cámaras de combustión. Los combustibles criogénicos, como el metano o el hidrógeno, se utilizan a menudo como refrigerantes y pueden comportarse como fluidos transcríticos que fluyen en las chaquetas: después de la inyección en estado líquido, ocurre un pseudo-cambio de fase a lo largo de la cámara debido al calor liberado por los gases de combustión y los refrigerantes que salen como vapor. Así, en el desarrollo de tales subsistemas, se centran en cuestiones importantes las metodologías numéricas adoptadas para simular el comportamiento térmico del fluido dentro de las chaquetas, los procedimientos de diseño, así como los temas de fabricación y procesos tecnológicos. El presente documento incluye los análisis térmicos numéricos relacionados con la chaqueta de refrigeración perteneciente al demostrador de oxígeno líquido/metano líquido, realizado en el marco del programa HYPROB (Banco de Pruebas de Propulsión de Hidrocarburos). Se incluyen resultados numéricos considerando las condiciones operativas nominales de las chaquetas de refrigeración en el modo alimentado por metano y en el modo alimentado por agua, en el caso de la aplicación del proceso de electrodeposición para la fabricación. Se aborda una comparación con una chaqueta de refrigeración similar, realizada a través del proceso de soldadura convencional, para subrayar los beneficios de la aplicación de la tecnología de electrodeposición.