Estudio CFD del ascenso del cohete VEGA

Abstract

[ES] Uno de los puntos más críticos durante el lanzamiento de un vehículo espacial se encuentra en los primeros instantes. En este periodo en el que se produce una gran aceleración, esta genera una gran cantidad de ruido y vibraciones que pueden afectar en gran medida a la carga de pago y a la estructura del objeto en cuestión. Este proyecto es parte de una investigación de la Universitat Politécnica de València en colaboración con la Agencia Espacial Europea. El trabajo trata de simular el despegue y el ascenso de un vehículo espacial mediante el uso de la mecánica de fluidos computacional y, con ello, analizar tanto el impacto de dichas vibraciones como la influencia que tiene el movimiento del vehículo en la generación y la propagación de ruido. Por otra parte, también se ha buscado la optimización de la malla en uso con la finalidad de simular con mayor precisión el comportamiento del flujo que se eyecta por la tobera de la aeronave. Mediante la visualización de las fotografías de Schlieren y el SPL (Sound Pressure Level), se observa cómo el movimiento del cohete tiene un gran impacto sobre la generación de ruido en el fairing del cohete. Dichas simulaciones se realizan mediante la herramienta OpenFOAM que utiliza un software gratuito y de código abierto.[EN] One of the critical points during a spacecraft launching happens in the firsts moments of this process. In this period, a huge acceleration is produced and it causes a big amount of noise and vibrations that can largely affect the payload and the structure of the space vehicle. This project is part of an investigation from ``Universitat Politécnica de València'' in cooperation with the European Space Agency (ESA). The goal of this task is to simulate the stages of take-off and initial climb from a spacecraft using Computational Fluid Dynamics (CFD) and, thus, to analyse the impact of these vibrations and the influence that the movement of the vehicle has in the noise generation and propagation. Otherwise, also the optimisation of the mesh use has been sought in orther to simulate, with a better precision, the flow behaviour by the noozle. Thanks to the pictures of Schlieren and the SPL (Sound Pressure Level), it is observed that the rocket's movement has a big influence in the noise generation in the rocket's fairing. These simulations are performed by the tool OpenFOAM that uses free software and open source.[CA] Un dels punts cr´ıtics durant el llan¸cament d’un vehicle espacial es troba en els primers instants. En aquest per´ıode es produeix una gran acceleraci´o, aquesta genera una gran quantitat de soroll y de vibracions que poden afectar en gran manera la c`arrega de pagament i l’estrucutur a del objecte. Aquest projecte forma part d’una investigaci´o amb la Universitat Polit`ecnica de Val`encia en col·laboraci´o amb l’Ag`encia Espacial Europea (ESA). Aquest estudi tracta de simular l’enlairament i l’ascens d’un vehicle espacial mitjan¸cant l’´us de la mec`anica de fluids computacional i, amb aix`o, analitzar tant l’impacte d’aquestes vibracions com la influ`encia que te el moviment del vehicle en la generaci´o i la propagaci´o de sorroll. D’altra banda, tamb´e s’ha buscat l’optimitzaci´o de la malla utilitzada amb la finalitat de simular amb una major precisi´o, el comportament del flux que se ejecta per la tovera de l’aeronau.Mitjan¸cant la visualitzaci´o de les fotografies de Schlieren i el SPL, s’observa com el moviment del coet t´e un gran influx sobre la gneraci´o de soroll en el fairing del coet. Aquestes simualcions es realitzen per mitj`a de l’eina OpenFOAM que utilitza un software gratu¨ıt i de codi obert.García Melero, C. (2020). Estudio CFD del ascenso del cohete VEGA. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/151898TFG