Optimización Multi-Objetivo de Nozzles de Motores de Detonación por Pulso Tipo Cohete
Autores: Gonzalez-Viana, Alberto; Sastre, Francisco; Martin, Elena; Velazquez, Angel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Multi-Objetivo de Nozzles de Motores de Detonación por Pulso Tipo Cohete
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Motor de pulso de detonación
Optimización multiobjetivo
Variables de diseño
Solucionador numérico
Configuración de tobera
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio numérico abordó la optimización multiobjetivo de una tobera de motor de detonación por pulso tipo cohete. El motor de detonación por pulso consistía en una sección cilíndrica de longitud constante y diámetro constante, además de una tobera que podía ser convergente, divergente o convergente-divergente. El espacio de cinco variables de diseño contenía: la relación de equivalencia de la mezcla H2-Aire, la relación de contracción convergente, la relación de expansión divergente, la longitud adimensional de la tobera y la relación de longitud convergente a divergente. El solucionador numérico tipo Euler no estacionario era cuasi-unidimensional con área de sección transversal variable. La química se simuló mediante una reacción global de un solo paso. El solucionador se utilizó para generar tres tensores de datos de cinco dimensiones que contenían: impulso específico basado en el combustible, impulso total y área de superficie de la tobera, para cada configuración. Los tensores se descompusieron utilizando la técnica de Descomposición en Valores Singulares de Alto Orden. Los eigenvectores de las descomposiciones se utilizaron para generar descripciones continuas de los tensores de datos. Un algoritmo genético más un algoritmo de optimización de Método de Gradiente actuaron sobre los tensores de datos densificados. Se consideraron cinco funciones objetivo diferentes que involucraban impulso específico basado en el combustible, impulso total y área de superficie de la tobera, ya sea por separado o en pares/tripletas. Los resultados obtenidos se discutieron, tanto cualitativa como cuantitativamente, en términos de las diferentes funciones objetivo. Se proporcionaron pautas de diseño que podrían ser de interés en el creciente campo de las aplicaciones de ingeniería de motores de detonación por pulso.
Descripción
Este estudio numérico abordó la optimización multiobjetivo de una tobera de motor de detonación por pulso tipo cohete. El motor de detonación por pulso consistía en una sección cilíndrica de longitud constante y diámetro constante, además de una tobera que podía ser convergente, divergente o convergente-divergente. El espacio de cinco variables de diseño contenía: la relación de equivalencia de la mezcla H2-Aire, la relación de contracción convergente, la relación de expansión divergente, la longitud adimensional de la tobera y la relación de longitud convergente a divergente. El solucionador numérico tipo Euler no estacionario era cuasi-unidimensional con área de sección transversal variable. La química se simuló mediante una reacción global de un solo paso. El solucionador se utilizó para generar tres tensores de datos de cinco dimensiones que contenían: impulso específico basado en el combustible, impulso total y área de superficie de la tobera, para cada configuración. Los tensores se descompusieron utilizando la técnica de Descomposición en Valores Singulares de Alto Orden. Los eigenvectores de las descomposiciones se utilizaron para generar descripciones continuas de los tensores de datos. Un algoritmo genético más un algoritmo de optimización de Método de Gradiente actuaron sobre los tensores de datos densificados. Se consideraron cinco funciones objetivo diferentes que involucraban impulso específico basado en el combustible, impulso total y área de superficie de la tobera, ya sea por separado o en pares/tripletas. Los resultados obtenidos se discutieron, tanto cualitativa como cuantitativamente, en términos de las diferentes funciones objetivo. Se proporcionaron pautas de diseño que podrían ser de interés en el creciente campo de las aplicaciones de ingeniería de motores de detonación por pulso.