Modelado y Simulación de Sistemas de Enfriamiento por Transpiración para Re-Entrada Atmosférica
Autores: Bandivadekar, Deep; Minisci, Edmondo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Modelado y Simulación de Sistemas de Enfriamiento por Transpiración para Re-Entrada Atmosférica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Calentamiento aerotérmico
Enfriamiento por transpiración
Vehículos de reentrada
Flujo de calor
Dinámica de fluidos computacional
Sistema de protección térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
El calentamiento aerotérmico es uno de los principales desafíos que se enfrentan en el avance hacia un transporte hipersónico fiable. En el presente estudio, se investiga el método de enfriamiento por transpiración aplicado al sistema de protección térmica de los vehículos de reentrada. La complejidad en el análisis del flujo de calor entrante para la reentrada radica no solo en las condiciones extremas del flujo, sino también en el hecho de que el flujo del refrigerante a través del medio poroso debe ser tratado adecuadamente. Mientras la nave espacial en reentrada atraviesa varios regímenes de flujo, las condiciones máximas se enfrentan solo cerca del régimen continuo. Centrándose en estas condiciones, se utilizan técnicas tradicionales de dinámica de fluidos computacional para modelar el enfriamiento por transpiración para vehículos de reentrada. En el trabajo actual, se utiliza el marco de CFD de código abierto OpenFOAM para acoplar dos solucionadores diferentes de manera iterativa y luego analizar la respuesta térmica para condiciones de velocidad de flujo típicas de los vehículos de reentrada. Se realizan cálculos independientes utilizando el procedimiento explícito y débilmente acoplado para el flujo de argón a alta velocidad sobre un vehículo cilíndrico axi-simétrico en 2D. Los resultados presentados indican una caída distinta del flujo de calor a lo largo de la superficie del vehículo cilíndrico en función de parámetros como la presión del refrigerante y la temperatura de la pared.
Descripción
El calentamiento aerotérmico es uno de los principales desafíos que se enfrentan en el avance hacia un transporte hipersónico fiable. En el presente estudio, se investiga el método de enfriamiento por transpiración aplicado al sistema de protección térmica de los vehículos de reentrada. La complejidad en el análisis del flujo de calor entrante para la reentrada radica no solo en las condiciones extremas del flujo, sino también en el hecho de que el flujo del refrigerante a través del medio poroso debe ser tratado adecuadamente. Mientras la nave espacial en reentrada atraviesa varios regímenes de flujo, las condiciones máximas se enfrentan solo cerca del régimen continuo. Centrándose en estas condiciones, se utilizan técnicas tradicionales de dinámica de fluidos computacional para modelar el enfriamiento por transpiración para vehículos de reentrada. En el trabajo actual, se utiliza el marco de CFD de código abierto OpenFOAM para acoplar dos solucionadores diferentes de manera iterativa y luego analizar la respuesta térmica para condiciones de velocidad de flujo típicas de los vehículos de reentrada. Se realizan cálculos independientes utilizando el procedimiento explícito y débilmente acoplado para el flujo de argón a alta velocidad sobre un vehículo cilíndrico axi-simétrico en 2D. Los resultados presentados indican una caída distinta del flujo de calor a lo largo de la superficie del vehículo cilíndrico en función de parámetros como la presión del refrigerante y la temperatura de la pared.