CFD-Simulation der aerodynamischen Erwärmung einer Raketenaußenhülle

Abstract

Die vorliegende Arbeit ist im Rahmen der MAIUS-Missionen entstanden. Sie thematisiert die numerische Berechnung des Wärmeeintrags durch aerodynamische Reibung in die Außenhülle der MAIUS-Höhenforschungsrakete während des Aufstiegs. Die genaue Vorhersage dieser signifikanten, thermischen Lasten ist für Auslegung und damit den Erfolg der Missionen von großer Bedeutung. Die nummerische Untersuchung der Lasten erfolgt mittels des CFD-Tools ANSYS FLUENT. Dieser Ansatz bietet gegenüber der bisherigen, vorgestellten Methode für diese Missionen die Möglichkeit sehr genaue Resultate zu erzielen. Die Arbeit beschreibt den Aufbau der aufgesetzten Simulation für das zugrundeliegende Problem unter Verwendung von starken Vereinfachungen. Es wird eine Lösungsmöglichkeit für ein stationäres Strömungsproblem ohne Strukturkopplung vorgestellt. Die Ergebnisse für das Strömungsfeld werden aufgezeigt, auf ihre Qualität untersucht und in ihrer Genauigkeit abgeschätzt. Drauf aufbauend werden für weitere Berechnungen und Erweiterungen des CFD-Modells die in der Software zur Verfügung stehenden Möglichkeiten aufgezeigt und Empfehlungen für diese gegeben.