Simulaciones de OpenFOAM del drenaje de contenedores en etapa tardía en microgravedad
Autores: McCraney, Joshua; Weislogel, Mark; Steen, Paul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulaciones de OpenFOAM del drenaje de contenedores en etapa tardía en microgravedad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Fuerzas capilares
Combustibles
Propelentes
Refrigerantes
Líquidos biológicos
Drenaje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el entorno de aceleración reducida a bordo de naves espaciales en órbita, las fuerzas capilares se explotan a menudo para acceder y controlar la ubicación y estabilidad de combustibles, propulsores, refrigerantes y líquidos biológicos en contenedores (tanques) para el soporte vital. Para acceder a los "rincones lejanos" de dichos tanques, se puede emplear el mecanismo de bombeo capilar pasivo de redes de esquinas interiores para lograr altos niveles de drenaje. Con el conocimiento de las tasas de drenaje máximas en las esquinas, se puede evitar la ingestión de gas y predecir con precisión los transitorios de drenaje. En este artículo, evaluamos un método numérico para el drenaje simétrico de líquidos capilares en esquinas interiores simples. La superficie libre se modela a través de un algoritmo de volumen de fluido (VOF) mediante interFoam, un solucionador nativo de OpenFOAM. Las simulaciones se comparan con experimentos espaciales raros realizados en la Estación Espacial Internacional. Los resultados también se respaldan con predicciones analíticas simplificadas donde es posible. El hecho de que el modelo numérico funcione bien en todos los casos es alentador para futuras aplicaciones de drenaje de tanques de naves espaciales de complejidad geométrica significativamente aumentada e inercia de fluidos.
Descripción
En el entorno de aceleración reducida a bordo de naves espaciales en órbita, las fuerzas capilares se explotan a menudo para acceder y controlar la ubicación y estabilidad de combustibles, propulsores, refrigerantes y líquidos biológicos en contenedores (tanques) para el soporte vital. Para acceder a los "rincones lejanos" de dichos tanques, se puede emplear el mecanismo de bombeo capilar pasivo de redes de esquinas interiores para lograr altos niveles de drenaje. Con el conocimiento de las tasas de drenaje máximas en las esquinas, se puede evitar la ingestión de gas y predecir con precisión los transitorios de drenaje. En este artículo, evaluamos un método numérico para el drenaje simétrico de líquidos capilares en esquinas interiores simples. La superficie libre se modela a través de un algoritmo de volumen de fluido (VOF) mediante interFoam, un solucionador nativo de OpenFOAM. Las simulaciones se comparan con experimentos espaciales raros realizados en la Estación Espacial Internacional. Los resultados también se respaldan con predicciones analíticas simplificadas donde es posible. El hecho de que el modelo numérico funcione bien en todos los casos es alentador para futuras aplicaciones de drenaje de tanques de naves espaciales de complejidad geométrica significativamente aumentada e inercia de fluidos.