Un modelo CFD de código abierto de dos temperaturas para flujos reactantes hipersónicos, Parte Uno: Análisis cero-dimensional
Autores: Casseau, Vincent; Palharini, Rodrigo C.; Scanlon, Thomas J.; Brown, Richard E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Un modelo CFD de código abierto de dos temperaturas para flujos reactantes hipersónicos, Parte Uno: Análisis cero-dimensional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Flujo hipersónico reactante
Solucionador CFD de dos temperaturas
Vibracional-translacional
Modelo Park TTv
Modelo CVDV
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Un solucionador CFD (dinámica de fluidos computacional) de dos temperaturas es un requisito previo para cualquier estudio numérico de reentrada de naves espaciales que busque producir resultados con un nivel de precisión satisfactorio dentro de plazos realistas. En este sentido, se ha desarrollado un nuevo solucionador CFD de dos temperaturas dentro del marco de la plataforma CFD de código abierto OpenFOAM para la predicción de flujos hipersónicos reactantes. Este solucionador establece la distinción entre las temperaturas transrotacionales y múltiples vibracionales-electrónicas. Tiene la capacidad de modelar intercambios de energía vibracional-translacional y vibracional-vibracional en una mezcla de aire de once especies. Utiliza ya sea el modelo Park TTv o el modelo acoplado de vibración-dissociación-vibración (CVDV) para manejar el acoplamiento química-vibración y puede simular flujos con o sin energía electrónica. Se ha llevado a cabo la verificación del código para varios baños térmicos adiabáticos cero-dimensionales de complejidad progresiva. Se ha demostrado que produce resultados en buena concordancia con los proporcionados por el código CFD LeMANS (el solucionador Navier-Stokes aerotérmico de Michigan) y datos publicados anteriormente. También se realiza una comparación con el código DSMC (Monte Carlo de simulación directa) de código abierto. Se ha demostrado que el uso del modelo CVDV y las tasas derivadas de la teoría cuántico-cinética promueven una consistencia satisfactoria entre los módulos de química CFD y DSMC.
Descripción
Un solucionador CFD (dinámica de fluidos computacional) de dos temperaturas es un requisito previo para cualquier estudio numérico de reentrada de naves espaciales que busque producir resultados con un nivel de precisión satisfactorio dentro de plazos realistas. En este sentido, se ha desarrollado un nuevo solucionador CFD de dos temperaturas dentro del marco de la plataforma CFD de código abierto OpenFOAM para la predicción de flujos hipersónicos reactantes. Este solucionador establece la distinción entre las temperaturas transrotacionales y múltiples vibracionales-electrónicas. Tiene la capacidad de modelar intercambios de energía vibracional-translacional y vibracional-vibracional en una mezcla de aire de once especies. Utiliza ya sea el modelo Park TTv o el modelo acoplado de vibración-dissociación-vibración (CVDV) para manejar el acoplamiento química-vibración y puede simular flujos con o sin energía electrónica. Se ha llevado a cabo la verificación del código para varios baños térmicos adiabáticos cero-dimensionales de complejidad progresiva. Se ha demostrado que produce resultados en buena concordancia con los proporcionados por el código CFD LeMANS (el solucionador Navier-Stokes aerotérmico de Michigan) y datos publicados anteriormente. También se realiza una comparación con el código DSMC (Monte Carlo de simulación directa) de código abierto. Se ha demostrado que el uso del modelo CVDV y las tasas derivadas de la teoría cuántico-cinética promueven una consistencia satisfactoria entre los módulos de química CFD y DSMC.