Estudio comparativo de transferencia térmica de tobera supersónica

Abstract

El presente trabajo consiste en simular numéricamente mediante fluidodinámica computacional (CFD) un ensayo experimental de transferencia de calor del aire caliente hacia la pared de una tobera supersónica, cuyos resultados fueron publicados en el trabajo “Convective heat transfer in a convergent-divergent nozzle” de L. H. Back y sus alumnos. El estudio de dicha 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 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. El objetivo principal de obtener estos resultados parciales es comparar los diferentes modelos numéricos y de turbulencia evaluando los más óptimos en este tipo de problemas para que los mismos sean utilizados en el proceso de diseño de un nuevo motor cohete.