La influencia de los modelos de gas en las simulaciones numéricas del flujo criogénico
Autores: Hu, Ruifan; Chen, Yongliang; Wu, Jifei; Tian, Shuling
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La influencia de los modelos de gas en las simulaciones numéricas del flujo criogénico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Temperaturas criogénicas
Modelo de gas
Propiedades termodinámicas
Simulaciones numéricas
Características aerodinámicas
Ecuación de estado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
A temperaturas criogénicas, los gases exhiben desviaciones significativas del comportamiento ideal, y el modelo de gas comúnmente empleado puede representar de manera inadecuada las propiedades termodinámicas de los gases criogénicos, lo que impacta posteriormente en las simulaciones numéricas que utilizan varios modelos termodinámicos y de transporte a temperaturas criogénicas. Los hallazgos de este estudio revelan que los errores relativos en las características aerodinámicas obtenidas a través de diferentes relaciones isentrópicas son notables, con el error relativo máximo en el coeficiente de arrastre alcanzando el 16%. El impacto de la ecuación de estado, el modelo de viscosidad y el modelo de conductividad térmica es relativamente menor, con errores relativos en el coeficiente de arrastre por presión y el coeficiente de arrastre viscoso que se mantienen muy por debajo del 1%. Sin embargo, el error relativo en el coeficiente de fricción de la piel no puede ser ignorado debido a las interacciones entre la onda de choque transónica y la capa límite. En consecuencia, al realizar simulaciones numéricas de flujo criogénico, es imperativo seleccionar modelos de gas apropiados para obtener resultados precisos.
Descripción
A temperaturas criogénicas, los gases exhiben desviaciones significativas del comportamiento ideal, y el modelo de gas comúnmente empleado puede representar de manera inadecuada las propiedades termodinámicas de los gases criogénicos, lo que impacta posteriormente en las simulaciones numéricas que utilizan varios modelos termodinámicos y de transporte a temperaturas criogénicas. Los hallazgos de este estudio revelan que los errores relativos en las características aerodinámicas obtenidas a través de diferentes relaciones isentrópicas son notables, con el error relativo máximo en el coeficiente de arrastre alcanzando el 16%. El impacto de la ecuación de estado, el modelo de viscosidad y el modelo de conductividad térmica es relativamente menor, con errores relativos en el coeficiente de arrastre por presión y el coeficiente de arrastre viscoso que se mantienen muy por debajo del 1%. Sin embargo, el error relativo en el coeficiente de fricción de la piel no puede ser ignorado debido a las interacciones entre la onda de choque transónica y la capa límite. En consecuencia, al realizar simulaciones numéricas de flujo criogénico, es imperativo seleccionar modelos de gas apropiados para obtener resultados precisos.