1. Numerical analysis of an axisymmetrical toroidal aerospike
- Author
-
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Mecànica de Fluids, Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús, Lamas De La Riva, Eduard, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Mecànica de Fluids, Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús, and Lamas De La Riva, Eduard
- Abstract
Els sistemes de propulsió eficients són crucials per a l'exploració espacial, ja que determinen l'abast de les missions, les capacitats de càrrega útil i la durada dels viatges. A mesura que la humanitat té com a objectiu explorar més endins el cosmos, la necessitat d'innovacions de propulsió es fa cada cop més vital. La recerca de sistemes de propulsió més eficients implica un avenç significatiu de les tecnologies actuals. Els broquets reals utilitzats en missions pateixen deficiències a diferents altituds a causa de la seva pressió de sortida fixa, la qual cosa resulta en una expansió no òptima. En canvi, els aerospikes ajusten dinàmicament el seu flux d'escapament, mantenint una empenta òptima a través de diferents pressions externes, proporcionant així capacitats de compensació d'altitud. L'objectiu d'aquest estudi és dimensionar un aerospike utilitzant la teoria matemàtica actual, realitzar una anàlisi d'independència de la malla i realitzar simulacions CFD per extreure dades sobre les seves capacitats., Los sistemas de propulsión eficientes son cruciales para la exploración espacial, ya que determinan el alcance de las misiones, la capacidad de la carga útil y la duración de los viajes. A medida que la humanidad se adentra en el cosmos, la necesidad de innovaciones en materia de propulsión se hace cada vez más imperiosa. La búsqueda de sistemas de propulsión más eficientes supone un avance significativo respecto a las tecnologías actuales. Las toberas actuales empleadas en las misiones sufren deficiencias a distintas altitudes debido a su presión de salida fija, que provoca una expansión no óptima. Por el contrario, los aerospikes ajustan dinámicamente su flujo de escape, manteniendo un empuje óptimo a través de diferentes presiones externas, proporcionando así capacidades de compensación de altitud. El objetivo de este estudio es dimensionar un aerospike utilizando la teoría matemática actual, llevar a cabo un análisis de independencia de malla y realizar simulaciones CFD para extraer datos sobre sus capacidades., Efficient propulsion systems are crucial for space exploration as they determine the reach of missions, payload capabilities, and travel durations. As humanity aims to explore deeper into the cosmos, the need for propulsion innovations becomes increasingly vital. The quest for more efficient propulsion systems involves a significant advancement from current technologies. Actual nozzles employed in missions suffer deficiencies across different altitudes because of their fixed exit pressure, which results in non-optimal expansion. In contrast, aerospikes dynamically adjust their exhaust flow, maintaining optimal thrust through different external pressures, thus providing altitude compensation abilities. The purpose of this study is to dimension an aerospike using current mathematical theory, conduct a mesh independency analysis, and perform CFD simulations to extract data about its capabilities.
- Published
- 2024