La necesidad de reabastecer futuras misiones a Marte y la Luna a través de la utilización de recursos in situ (ISRU) requiere el desarrollo de motores LOX/LCH4, que son complejos y costosos de desarrollar y mejorar. Este documento discute cómo el uso de la ingeniería digital, específicamente el modelado basado en la física (PBM), puede ayudar en el desarrollo, prueba y validación de un motor LOX/LCH4. El modelo, que se centra en el rendimiento de propulsión y la transferencia de calor a través de las paredes del motor, fue creado utilizando la herramienta CFD STAR-CCM+ de Siemens. Las características clave del modelo incluyen física multifásica euleriana (EMP), química compleja (CC) utilizando el concepto de disolución de remolinos (EDC) y energía sólida segregada (SSE) para la transferencia de calor. Se realizó una comparación entre los mecanismos de combustión completos GRI 3.0 y el mecanismo reducido de Lu, eligiendo el mecanismo de Lu por su rentabilidad y salida similar al mecanismo GRI. La geometría del modelo representa 1/8 del volumen del motor, con un límite de rotación simétrico. Se investigó el rendimiento de este motor utilizando el análisis de equilibrio químico (CEA) de la NASA y simulaciones de STAR-CCM+, centrándose en niveles de empuje de 125 lbf y 500 lbf. Las discrepancias entre las predicciones teóricas y las simulaciones variaron del 1.4% al 28.5%, en gran parte debido a diferencias en las suposiciones del modelado. Mientras que el CEA de la NASA tiene un enfoque cero-dimensional y en estado estacionario basado en condiciones idealizadas, STAR-CCM+ tiene en cuenta factores del mundo real como el flujo multifásico, la turbulencia y la pérdida de calor. Para el caso de 125 lbf, se notó una desviación del 9.2% en la temperatura de la cámara de combustión y una diferencia del 15.0% en el empuje, con simulaciones que arrojaron 113.48 lbf en comparación con los 133.52 lbf del CEA. En el caso de 500 lbf, el empuje alcanzó 488 lbf, mostrando una desviación del 2.4% del objetivo de diseño y un aumento del 8.6% sobre las predicciones del CEA. También se observaron desviaciones en temperatura y presión, con la temperatura más alta de la pared del motor en la garganta de la boquilla. Las simulaciones de Monte Carlo revelaron que sustituir LNG por LCH4 afecta la dinámica de combustión. Los hallazgos enfatizan la necesidad de enfoques de modelado avanzados para mejorar la precisión de las predicciones del rendimiento de los motores de cohetes, ayudando en el desarrollo de gemelos digitales para el CROME.