Engineeringdienst

Hypersonische CFD en aerothermodynamica

Wij analyseren hypersonische stromingen rond terugkerende en hogesnelheidsvoertuigen. De resultaten ondersteunen het ontwerp van thermische bescherming en de beoordeling van warmtestromen.

Aanpak en omvang van de analyse

Modellen voor hete gassen, straling en chemisch niet-evenwicht nemen we mee wanneer de baan en beschikbare validatiegegevens dat rechtvaardigen. De wandcondities en modelaannames leggen we per onderzoek vast.

Typische resultaten

Aerodynamische en aerothermodynamische databases voor overeengekomen baanpunten
Oppervlaktewarmtestromen en stralingsvelden
Thermische belastingsgegevens en gedocumenteerde aannames voor het ontwerp van thermische bescherming

Gerelateerde publicaties

CFD Simulations and Wind Tunnel Experiments for Re-usable Launch Vehicles(in het Engels)
Key Technologies for Retro Propulsive Vertical Descent and Landing – RETALT – An Overview(in het Engels)

Hypersonische stromingssimulaties

Onze methoden combineren modellen voor hete gassen met hypersonische CFD, straling en chemisch niet-evenwicht wanneer de fysica daarom vraagt.

Berekening van warmtestroom naar de wand

We berekenen de warmtestroom tijdens terugkeer in de atmosfeer met thermische randvoorwaarden voor adiabatische wanden, opgelegde temperaturen, stralingsevenwicht en katalytisch wandgedrag. De resultaten ondersteunen de dimensionering van het hitteschild (TPS).

Onderbouwing van warmtestroom bij terugkeer

De voorspelde oppervlakteverwarming hangt af van de stromingschemie, het stralingsmodel, de wandcondities en het baanpunt. We vergelijken relevante grootheden met gegevens uit vluchtgevallen en stemmen de reikwijdte van elke validatie af op de beschikbare metingen.

Gerelateerde validatiegevallen

Effecten van straling

Bij hete pluimen en stromingen tijdens terugkeer in de atmosfeer kunnen straling van gas en deeltjes de warmtebelasting aanzienlijk beïnvloeden. Uitbreidingen van NSMB ondersteunen hete-gaschemie, Lagrangiaanse tracking van vaste deeltjes en stralingsmodellering voor deeltjes.

Bevroren, evenwichts- en niet-evenwichtschemie
Lagrangiaanse tracking van vaste deeltjes uit de straalpijpuittrede
Stralingsmodellering voor vaste deeltjes

Ontwerp van thermische bescherming

We adviseren over ablatieve en herbruikbare thermische beschermingssystemen, waaronder tijdsafhankelijke warmtebelasting en materiaalrespons. Vluchtgegevens gebruiken we om extrapolaties van grondproeven naar vluchtcondities te valideren.

Intrede in de atmosfeer en opstijging

Voor ESA-werk rond een Marslanding hebben we aerodynamische en aerothermodynamische databases opgesteld voor het volledige EDL-systeem en de penetrator. Ook hebben we tijdsafhankelijke simulaties uitgevoerd om stabiliteitsafgeleiden te bepalen.