Análisis CFD del proceso de despegue de vehículos equipados con motores cohete

Abstract

[ES] En este trabajo de Fin de Grado se estudia el despegue de un motor cohete mediante un enfoque axisimétrico. Se realiza mediante técnicas CFD con la licencia de STARCCM+, simulando la expansión de los gases de la combustión en una tobera convergente-divergente. El estudio se centra en el análisis de la variación del empuje con la altitud debido a las condiciones aguas debajo de la tobera, en la influencia del efecto suelo en el despegue, y en los efectos transitorios del mismo. Se pretende comparar los resultados del ascenso transitorio con los de un estudio pseudo-estacionario discretizando las distintas alturas sin tener en cuenta la aceleración y velocidad del cohete.

[EN] This Final Year Project concerns the take off of a rocket engine by means of an axysimmetric approach. It it performed with CFD techniques with a STARCCM+ license, simulating the expansion of the exhaust gases in a convergent-divergent nozzle. The study is focused on the analysis of the varition of the thrust with respect to the altitude due to the downstream conditions of the nozzle, the impact of the ground effect during the take off and its transient effects. The main objective is to compare the results of a transient take off with those of a pseudo-stationary one, discreetizing the different values of height without taking into account the acceleration and speed of the rocket.

[CA] Aquest treball fi de grau estudia l’enlairament d’un motor cohet mitjançant un enfocament axisimètric. Es realitza mitjançant tècniques CFD amb la llicència STARCCM+, tot simulant l’expansió dels gasos de combustible en un tovera convergent-divergent. L’estudi es centra en l’anàlisi de la variació de l’empenta amb l’altitud a causa de les condicions aigües avall de la tovera, l’empenta de l’efecte sòl durant l’enlairament i en els efectes transitoris del mateix. Es preten comparar els resultats de l’ascens transitorio amb els d’un estudi pseudo-estacionari tot distetitzant les diferents altures sense trinde en compte l’acceleració i velocitat del cohet.