elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Development of an innovative validation strategy of gas–surface interaction modelling for re‑entry applications

Joiner, N. und Esser, Burkard und Fertig, Markus und Gülhan, Ali und Herdrich, Georg und Massuti-Ballester, B. (2015) Development of an innovative validation strategy of gas–surface interaction modelling for re‑entry applications. CEAS Space Journal, 8, Seiten 237-255. Springer. doi: 10.1007/s12567-016-0124-6. ISSN 1868-2502.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/s12567-016-0124-6

Kurzfassung

Abstract This paper summarises the final synthesis of an ESA technology research programme entitled “Development of an Innovative Validation Strategy of Gas Surface Interaction Modelling for Re-entry Applications”. The focus of the project was to demonstrate the correct pressure dependency of catalytic surface recombination, with an emphasis on Low Earth Orbit (LEO) re-entry conditions and thermal protection system materials. A physics-based model describing the prevalent recombination mechanisms was proposed for implementation into two CFD codes, TINA and TAU. A dedicated experimental campaign was performed to calibrate and validate the CFD model on TPS materials pertinent to the EXPERT space vehicle at a wide range of temperatures and pressures relevant to LEO. A new set of catalytic recombination data was produced that was able to improve the chosen model calibration for CVD-SiC and provide the first model calibration for the Nickel–Chromium super-alloy PM1000. The experimentally observed pressure dependency of catalytic recombination can only be reproduced by the Langmuir–Hinshelwood recombination mechanism. Due to decreasing degrees of (enthalpy and hence) dissociation with facility stagnation pressure, it was not possible to obtain catalytic recombination coefficients from the measurements at high experimental stagnation pressures. Therefore, the CFD model calibration has been improved by this activity based on the low pressure results. The results of the model calibration were applied to the existing EXPERT mission profile to examine the impact of the experimentally calibrated model at flight relevant conditions. The heat flux overshoot at the CVDSiC/PM1000 junction on EXPERT is confirmed to produce radiative equilibrium temperatures in close proximity to the PM1000 melt temperature.This was anticipated within the margins of the vehicle design; however, due to the measurements made here for the first time at relevant temperatures for the junction, an increased confidence in this finding is placed on the computations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/104579/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Development of an innovative validation strategy of gas–surface interaction modelling for re‑entry applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Joiner, N.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Esser, BurkardBurkard.Esser (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fertig, MarkusMarkus.Fertig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-2782-5354NICHT SPEZIFIZIERT
Gülhan, AliAli.Guelhan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4905-5881NICHT SPEZIFIZIERT
Herdrich, Georgherdrich (at) irs.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Massuti-Ballester, B.massuti (at) irs.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Mai 2015
Erschienen in:CEAS Space Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.1007/s12567-016-0124-6
Seitenbereich:Seiten 237-255
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTSpringerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer
ISSN:1868-2502
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aerothermodynamics · Catalytic recombination · CFD · High-enthalpy facilities
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Raumfahrzeuge Entwurf, Systemanalyse, Simulation, Messtechnik (alt)
Standort: Braunschweig , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge
Hinterlegt von: Jäger, Monika
Hinterlegt am:11 Jul 2016 11:14
Letzte Änderung:05 Nov 2020 15:15

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.