Modelación de la distribución térmica en una tobera convergente-divergente utilizada en sistemas aeroespaciales

EasyChair Preprint 1347

Abstract

Se desarrolló un modelo numérico-matemático para describir el comportamiento de la distribución térmica en una tobera convergente-diverge utilizada en aplicaciones aeroespaciales. Este desarrollo se realizó utilizando la ecuación bidimensional de calor estacionaria para la descripción del fenómeno, la cual se resolvió numéricamente mediante el método de diferencias finitas. Adicionalmente, se consideraron condiciones de fronteras aisladas y de flujo, y una malla estructurada con una densidad de 169 nodos. La metodología fue implementada en MATLAB a través de un algoritmo que permite realizar variaciones en la geometría, densidad del mallado y condiciones de entrada.  Esta metodología fue validada mediante dinámica de fluidos computacional (CFD). La validación demostró que la metodología propuesta reduce el coste computacional, con un tiempo de ejecución 1555 veces menor que la simulación de CFD. El error relativo entre el resultado de la metodología y la simulación de CFD fue de 2,9 %. La metodología propuesta posibilitará la elaboración de diseños preliminares de este tipo de toberas mediante el análisis de la distribución de temperatura de una manera efectiva y sin sacrificar precisión.

Keyphrases: De Laval nozzle, Two-dimensional heat equation, computer simulation, fluid mechanics, mathematical modeling, numerical methods

@booklet{EasyChair:1347,
  author    = {Joham Alvarez-Montoya and Santiago Acevedo-Sierra and Gustavo Suarez-Guerrero and Juliana Andrea Niño-Navia},
  title     = {Modeling of thermal distribution in a convergent-divergent nozzle for aerospace systems},
  howpublished = {EasyChair Preprint 1347},
  year      = {EasyChair, 2019}}