Modelado y optimización termoestructural de un motor monopropelente para uso espacial

Abstract

En este trabajo es analizado, desde el punto de vista de su comportamiento térmico, el diseño de un motor de hidracina de bajo empuje para aplicaciones espaciales, realizándose además la optimización termo-estructural de la interface entre la cámara de combustión y la válvula de control de flujo. Una primera instancia abarca el estudio del comportamiento térmico del motor empleando una modelización discreta basada en la analogía flujo de calor–intensidad de corriente. Si bien la modelización propuesta no alcanza la precisión que puede obtenerse aplicando elementos finitos, los resultados obtenidos brindan un excelente punto de partida para conocer la distribución de temperaturas en diferentes elementos del motor. Considerando que los avances en el campo de las técnicas de simulación numérica permiten visualizar a priori el comportamiento estructural de elementos geométricamente complejos y fuertemente comprometidos desde el punto de vista de las solicitaciones mecánicas, en la segunda parte del trabajo, se presentan los resultados obtenidos mediante técnicas de Optimización Topológica aplicadas al diseño de la interface entre la válvula de control de suministro de combustible y la cámara de combustión. Esta interface es de fundamental importancia ya que de su capacidad de disipación depende la duración de los sellos blandos de la válvula de control y por ende la vida útil del motor. Finalmente, se presentan las conclusiones alcanzadas y se realizan consideraciones acerca de futuros desarrollos.