Una revisión de la investigación sobre el penacho de vacío
Autores: Cai, Guobiao; Liu, Lihui; He, Bijiao; Ling, Guilong; Weng, Huiyan; Wang, Weizong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Una revisión de la investigación sobre el penacho de vacío
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Químico
Eléctrico
Propulsores
Penacho de vacío
Nave espacial
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los propulsores químicos y eléctricos se utilizan generalmente para controlar la actitud y la órbita de las naves espaciales en la aeroespacial. Cuando están en funcionamiento, el gas de escape se expande en el entorno de vacío, conocido como el penacho de vacío. El flujo del penacho puede chocar con las superficies de la nave espacial debido a una expansión suficiente, ejerciendo efectos adversos sobre la nave, como carga térmica, fuerza/torque, contaminación y erosión. Por lo tanto, es vital investigar el penacho de vacío para garantizar la función y la seguridad de la nave espacial. Esta revisión presenta los métodos de prueba en tierra y simulación numérica del penacho de vacío para propulsores químicos y eléctricos. Se concluyen el entorno de vacío, las mediciones invasivas y no invasivas (ópticas) de la prueba en tierra. Se ejemplifica la simulación numérica del flujo del penacho y sus efectos. Se emplea el algoritmo híbrido CFD-DSMC (dinámica de fluidos computacional y simulación directa de Monte Carlo) para simular el flujo del penacho de gas abarcando regímenes de flujo continuo, transicional y molecular libre para propulsores químicos. Por el contrario, se utiliza el algoritmo PIC-DSMC (partícula-en-celda más simulación directa de Monte Carlo) para el flujo del penacho de plasma que contiene partículas cargadas expulsadas por propulsores eléctricos. Además, se proponen los temas de predicción rápida del penacho de vacío, interacción penacho-superficie e interacción penacho-regolito lunar/marciano para futuras investigaciones.
Descripción
Los propulsores químicos y eléctricos se utilizan generalmente para controlar la actitud y la órbita de las naves espaciales en la aeroespacial. Cuando están en funcionamiento, el gas de escape se expande en el entorno de vacío, conocido como el penacho de vacío. El flujo del penacho puede chocar con las superficies de la nave espacial debido a una expansión suficiente, ejerciendo efectos adversos sobre la nave, como carga térmica, fuerza/torque, contaminación y erosión. Por lo tanto, es vital investigar el penacho de vacío para garantizar la función y la seguridad de la nave espacial. Esta revisión presenta los métodos de prueba en tierra y simulación numérica del penacho de vacío para propulsores químicos y eléctricos. Se concluyen el entorno de vacío, las mediciones invasivas y no invasivas (ópticas) de la prueba en tierra. Se ejemplifica la simulación numérica del flujo del penacho y sus efectos. Se emplea el algoritmo híbrido CFD-DSMC (dinámica de fluidos computacional y simulación directa de Monte Carlo) para simular el flujo del penacho de gas abarcando regímenes de flujo continuo, transicional y molecular libre para propulsores químicos. Por el contrario, se utiliza el algoritmo PIC-DSMC (partícula-en-celda más simulación directa de Monte Carlo) para el flujo del penacho de plasma que contiene partículas cargadas expulsadas por propulsores eléctricos. Además, se proponen los temas de predicción rápida del penacho de vacío, interacción penacho-superficie e interacción penacho-regolito lunar/marciano para futuras investigaciones.