Simulación Numérica de la Transferencia de Calor en un Motor Cohete Regenerativo

Abstract

El estudio de la transferencia de energía en forma de calor es una parte crítica con respecto al diseño de un motor cohete, ya que los gases calientes que fluyen en el interior de la tobera, particularmente en la cámara de combustión, pueden alcanzar valores de temperaturas mucho más altos que las temperaturas de fusión de los materiales utilizados en su construcción. Por lo tanto, es esencial tener conocimientos del comportamiento de esta transferencia térmica para saber la cantidad de energía que se transfiere en forma de calor y estimar la distribución de temperaturas alcanzadas por los materiales. Uno de los sistemas de refrigeración de las paredes de cámara de combustión es el denominado “sistema de refrigeración regenerativa”. El mismo consiste en hacer circular combustible u oxidante frío a través de canales surcados en las paredes externas de la cámara de empuje antes de que sean inyectados en la cámara de combustión. Este sistema no solamente permite extraer calor del cuerpo del motor cohete, sino que al precalentar el combustible, la eficiencia del proceso de combustión mejora. En el presente estudio, se trata de realizar simulaciones de CFD con dos tipos de mallas diferentes para evaluar sus efectividades para este tipo de problemas y asentar antecedentes para el futuro trabajo de análisis térmico definitivo del motor cohete en estudio.