Calculo Termico Con Ablacion De Material Por Metodo De Elementos Finitos

Abstract

En el presente trabajo se realiza la programación de un método de elementos finitos para
cálculo térmico axial simétrico aproximando las funciones mediante elementos triangulares
cuadráticos de seis nodos.
El fin de este estudio es la modelización, cálculo y simulación térmica considerando la disipación de
energía y cambio de geometría producidos por ablación de material.
Este desarrollo permite, además de cualquier tipo de cálculo térmico, la modelización de toberas
ablativas, protecciones térmicas ablativas, y del consumo de una amplia gama de combustibles
sólidos; en una gran variedad de condiciones.
Se tienen en cuenta condiciones de temperatura inicial, temperatura constante, calor generado en el
interior del material, flujo de calor constante, convección y radiación.
En el cálculo térmico transitorio el programa realiza un control de condición de estabilidad del
intervalo de tiempo.
Para la simulación de la ablación se implementó una malla variable que se adapta la geometría del
material en cada intervalo de tiempo.
El programa utiliza el entorno gráfico del software GID
© desarrollado por CIMNE en Barcelona,
España.
Por último, la solución de los sistemas de ecuaciones se realizan mediante un método de gradiente
conjugado.
Para este desarrollo se analizaron diferentes modelos matemáticos que describen la ablación térmica,
el balance de las energías involucradas en ella y la resolución numérica de problemas térmicos con
frontera variable.