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Thermomechanical Analysis and Optimization of Cryogenic Liquid Rocket Engines

Kuhl, D. und Riccius, J. und Haidn, O. (2002) Thermomechanical Analysis and Optimization of Cryogenic Liquid Rocket Engines. Journal of Propulsion and Power, 18 (4), Seiten 835-846.

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Kurzfassung

A coupled finite element fluid-structure interaction analysis of regeneratively cooled rocket combustion chambers, which allows the computation of the coolant flow and the heat conduction between the coolant and the combustion chamber structure, is presented. Furthermore, the resulting elasto-plastic deformation of the combustion chamber under cyclic thermal and mechanical loading is analyzed. The developed solution strategy is applied to the prediction of the heat transfer and thermomechanical load-induced deformation process of the European rocket engine Vulcain. Based on the results, the failure mechanism of the combustion chamber and its governing parameters are identified. It is demonstrated that this mechanism significantly reduces the lifetime of the rocket engine. Besides the conceptual design by the engineer, a mathematical optimization procedure based on the finite element model of the combustion chamber is investigated. This optimization method allows the improvement of an initial design with respect to a finite number of design variables such that the stress, plastic strain, or temperature levels are decreased, and accordingly. the lifetime will be increased.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen: LIDO-Berichtsjahr=2002,
Titel:Thermomechanical Analysis and Optimization of Cryogenic Liquid Rocket Engines
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Kuhl, D.Ruhr-University, Bochum
Riccius, J.NICHT SPEZIFIZIERT
Haidn, O.NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2002
Erschienen in:Journal of Propulsion and Power
Referierte Publikation:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
Seitenbereich:Seiten 835-846
Status:veröffentlicht
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W RP - Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E -- keine Zuordnung
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe
Hinterlegt von: Monika Lohmiller
Hinterlegt am:16 Sep 2005
Letzte Änderung:06 Jan 2010 13:59

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