Validación de un modelo numérico CFD para el análisis de vehículos lanzadores

Abstract

[ES] Uno de los factores clave que puede afectar a la integridad de la carga de pago de un vehículo lanzador es la generación de ruido en las primeras etapas que componen el lanzamiento. Este es producido por el chorro que forman los gases de salida del motor cohete en torno a tres campos: la mezcla turbulenta, las ondas de choque y la zona de impacto. El objetivo de este proyecto es el estudio de la turbulencia generada en el chorro por medio de la aplicación de un modelo numérico CFD con la herramienta de uso libre OpenFOAM. Por otro lado, se busca la validación del método empleado a través de los resultados experimentales y numéricos llevados a cabo en el Langley Research Center de la NASA [1]. Para ello, se han realizado tres estudios diferentes a partir de una configuración de tobera subsónica: chorro frío, caliente y transónico. Finalmente, para captar las componentes oscilatorias de la turbulencia se llevan a cabo una serie de simulaciones DES sobre los problemas de estudio. Se aplicarán tanto el modelo clásico como sus variaciones implementadas en el software de cálculo, DDES e IDDES. [1] Turbulence Modeling Resource, NASA Langley Research Center, 2022. dirección: https://turbmodels.larc.nasa.gov/index.html

[EN] One of the key factors that affect the integrity of the payload of a launch vehicle is the generation of noise in the early stages of launch. This is produced by the jet formed by the rocket engine exhaust gases around three fields: the turbulent mixture, the shock waves and the impact zone. The objective of this project is to study the turbulence generated in the jet by the application of a CFD numerical model with the open-source software OpenFOAM. On the other hand, the validation of the method is sought through experimental and numerical results carried out at the NASA Langley Research Center [1]. For this purpose, three different studies have been performed from a subsonic nozzle configuration: cold, hot and transonic jet. Finally, in order to capture the oscillatory components of the turbulence, a series of DES simulations are carried out. The classical model and its variations implemented in the calculation software, DDES and IDDES, will be applied.

[1] Turbulence Modeling Resource, NASA Langley Research Center, 2022. url: https://turbmodels.larc.nasa.gov/index.html.

[CA] L’objectiu d’aquest projecte ´es l’estudi de la turbul`encia generada en el doll per mitj`a de l’aplicaci´o d’un model num`eric CFD amb l’eina d’´us lliure OpenFOAM. D’altra banda, es busca la validaci´o del m`etode emprat a trav´es dels resultats experimentals i num`erics duts a terme en el Langley Research Center de la NASA [1]. Per a aix`o, s’han realitzat tres estudis diferents a partir d’una configuraci´o de tovera subs`onica: doll fred i calent. Finalment, per a captar les components oscil·lat`ories de la turbul`encia es duen a terme una s`erie de simulacions dones sobre els problemes d’estudi. S’aplicaran tant el model cl`assic com les seues variacions implementades en el programari de c`alcul, DDES i IDDES.