Mejora de la Predicción de la Temperatura de la Pared para la Cámara de Combustión del Cohete LUMEN con Redes Neuronales
Autores: Dresia, Kai; Kurudzija, Eldin; Deeken, Jan; Waxenegger-Wilfing, Günther
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mejora de la Predicción de la Temperatura de la Pared para la Cámara de Combustión del Cohete LUMEN con Redes Neuronales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cálculos
Transferencia de calor
Sistemas de enfriamiento regenerativo
Metano supercrítico
Simulaciones CFD
Redes neuronales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Cálculos precisos de la transferencia de calor y la temperatura máxima de la pared resultante son esenciales para el diseño óptimo de sistemas de enfriamiento regenerativo fiables y eficientes. Sin embargo, predecir la transferencia de calor del metano supercrítico que fluye en los canales de enfriamiento de un combustor de cohete enfriado regenerativamente presenta un desafío significativo. Los cálculos CFD de alta fidelidad proporcionan una precisión suficiente, pero son computacionalmente demasiado costosos para ser utilizados dentro de rutinas de optimización de diseño elaboradas. En un trabajo anterior se ha demostrado que un modelo sustituto basado en redes neuronales es capaz de predecir la temperatura máxima de la pared a lo largo de canales de enfriamiento rectos con una precisión convincente cuando se entrena con datos de simulaciones CFD para segmentos simples de canales de enfriamiento. En este artículo, la metodología se extiende a canales de enfriamiento con curvatura. Las predicciones del modelo extendido se prueban contra simulaciones CFD con diferentes condiciones de contorno para el contorno representativo del combustor LUMEN con geometrías y densidades de flujo de calor variables. La alta precisión de las predicciones del modelo extendido sugiere que será una herramienta valiosa para diseñar y analizar sistemas de enfriamiento regenerativo con mayor eficiencia y efectividad.
Descripción
Cálculos precisos de la transferencia de calor y la temperatura máxima de la pared resultante son esenciales para el diseño óptimo de sistemas de enfriamiento regenerativo fiables y eficientes. Sin embargo, predecir la transferencia de calor del metano supercrítico que fluye en los canales de enfriamiento de un combustor de cohete enfriado regenerativamente presenta un desafío significativo. Los cálculos CFD de alta fidelidad proporcionan una precisión suficiente, pero son computacionalmente demasiado costosos para ser utilizados dentro de rutinas de optimización de diseño elaboradas. En un trabajo anterior se ha demostrado que un modelo sustituto basado en redes neuronales es capaz de predecir la temperatura máxima de la pared a lo largo de canales de enfriamiento rectos con una precisión convincente cuando se entrena con datos de simulaciones CFD para segmentos simples de canales de enfriamiento. En este artículo, la metodología se extiende a canales de enfriamiento con curvatura. Las predicciones del modelo extendido se prueban contra simulaciones CFD con diferentes condiciones de contorno para el contorno representativo del combustor LUMEN con geometrías y densidades de flujo de calor variables. La alta precisión de las predicciones del modelo extendido sugiere que será una herramienta valiosa para diseñar y analizar sistemas de enfriamiento regenerativo con mayor eficiencia y efectividad.