Simulación Numérica del Flujo de Gas de Productos de Combustión desde la Ignición en un Motor Cohete Sólido Bajo Condiciones de Fluencia del Propulsor
Autores: Zhang, Yin; Sun, Zhensheng; Hu, Yu; Zhu, Yujie; Xia, Xuefeng; Qu, Huang; Tian, Bo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación Numérica del Flujo de Gas de Productos de Combustión desde la Ignición en un Motor Cohete Sólido Bajo Condiciones de Fluencia del Propulsor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Desarrollo
Tecnología de cohetes sólidos
Propulsores
Seguridad
Estabilidad
Proceso de ignición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
El desarrollo de la tecnología moderna de cohetes sólidos con propulsores de alto rendimiento y alta relación de carga impone mayores requisitos sobre la seguridad y estabilidad del motor de cohete sólido. El propulsor del motor de cohete sólido se deformará durante el almacenamiento vertical a largo plazo, lo que puede afectar negativamente su funcionamiento regular. El proceso transitorio de ignición es una fase crítica en el funcionamiento de los motores de cohete sólido. Se utiliza el software de simulación por elementos finitos Abaqus v.2022 para analizar el transitorio de ignición bajo condiciones de deformación del propulsor y obtener el perfil del cámara de combustión deformada. Luego, utilizamos un solucionador de volúmenes finitos de alta precisión desarrollado de manera independiente para simular el campo de flujo durante el proceso de ignición. En la simulación, adoptamos la temperatura superficial de la columna de propulsor que alcanza el umbral de ignición como criterio de ignición, considerando el proceso de transferencia de calor de la columna de propulsor en lugar de utilizar la temperatura del gas cerca de la pared para obtener la temperatura establecida. Los resultados de la simulación bajo diferentes condiciones de deformación revelan que la deformación de los granos de propulsor se intensifica progresivamente a medida que aumenta la duración de almacenamiento del motor de cohete sólido. Esto conduce a un retraso en el tiempo de ignición inicial del propulsor, un adelanto del proceso transitorio de ignición en general y un aumento de la tasa de presurización durante la ignición, lo que puede afectar la estructura y el funcionamiento regular del motor. Los resultados de la investigación proporcionan orientación de diseño y apoyo teórico para el diseño y la predicción de vida útil de los motores de cohete sólido.
Descripción
El desarrollo de la tecnología moderna de cohetes sólidos con propulsores de alto rendimiento y alta relación de carga impone mayores requisitos sobre la seguridad y estabilidad del motor de cohete sólido. El propulsor del motor de cohete sólido se deformará durante el almacenamiento vertical a largo plazo, lo que puede afectar negativamente su funcionamiento regular. El proceso transitorio de ignición es una fase crítica en el funcionamiento de los motores de cohete sólido. Se utiliza el software de simulación por elementos finitos Abaqus v.2022 para analizar el transitorio de ignición bajo condiciones de deformación del propulsor y obtener el perfil del cámara de combustión deformada. Luego, utilizamos un solucionador de volúmenes finitos de alta precisión desarrollado de manera independiente para simular el campo de flujo durante el proceso de ignición. En la simulación, adoptamos la temperatura superficial de la columna de propulsor que alcanza el umbral de ignición como criterio de ignición, considerando el proceso de transferencia de calor de la columna de propulsor en lugar de utilizar la temperatura del gas cerca de la pared para obtener la temperatura establecida. Los resultados de la simulación bajo diferentes condiciones de deformación revelan que la deformación de los granos de propulsor se intensifica progresivamente a medida que aumenta la duración de almacenamiento del motor de cohete sólido. Esto conduce a un retraso en el tiempo de ignición inicial del propulsor, un adelanto del proceso transitorio de ignición en general y un aumento de la tasa de presurización durante la ignición, lo que puede afectar la estructura y el funcionamiento regular del motor. Los resultados de la investigación proporcionan orientación de diseño y apoyo teórico para el diseño y la predicción de vida útil de los motores de cohete sólido.