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Reconstruction of Wind Tunnel Tests using CFD for a Reusable First Stage during Rocket Retro-Propulsion

Bykerk, Tamas und Kirchheck, Daniel und Karl, Sebastian (2022) Reconstruction of Wind Tunnel Tests using CFD for a Reusable First Stage during Rocket Retro-Propulsion. In: 9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS) 2022, Seiten 1-14. 9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS) 2022, 2022-06-27 - 2022-07-01, Lille, France.

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61MB

Offizielle URL: https://eucass-3af-2022.eu/

Kurzfassung

The RETPRO project (Validation of Wind Tunnel Test and CFD Techniques for Retropropulsion), as part of ESA's Future Launcher Preparatory Programme, aims at preparing the tools, necessary for a reliable design and simulation of future rocket launchers or spacecraft. A particular focus is assigned to vertical take-off and landing configurations using retro propulsion as part of their control concept for entry, descent, and landing manoeuvres. Wind tunnel tests and computational fluid dynamics are used to generate a comprehensive aerodynamic database, which is required for flight dynamics simulations, enabling mission and performance analyses of possible future launcher designs. This paper focuses on the presentation and discussion of steady-state numerical simulation results which reconstruct selected wind tunnel tests during both powered and unpowered descent phases. The CFD simulations cover a Mach number range from 2 up to 7, with dry air used to model the exhaust plume. Typical flow topologies and features are discussed, with quantitative results coming from a comparison of force balance and surface pressure measurements between experimental results and CFD simulations. Schlieren images from the experiments are used to evaluate the plume structure and shock stand-off distances. For the unpowered descent cases the agreement between schlieren images, force and pressure measurements is extremely strong. During powered descent the basic plume structure is captured well despite the highly unsteady and fluctuating flow field. Pressure and force measurements gave mixed results, but overall the studies show that RANS simulations perform well compared to experimental data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187242/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Reconstruction of Wind Tunnel Tests using CFD for a Reusable First Stage during Rocket Retro-Propulsion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bykerk, TamasTamas.Bykerk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8662-3484NICHT SPEZIFIZIERT
Kirchheck, DanielDaniel.Kirchheck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karl, Sebastiansebastian.karl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5558-6673NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juli 2022
Erschienen in:9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS) 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 1-14
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTEUCASSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hypersonic, Re-usable, Retro-Propulsion, CFD, Wind Tunnel Test
Veranstaltungstitel:9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS) 2022
Veranstaltungsort:Lille, France
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:27 Juni 2022
Veranstaltungsende:1 Juli 2022
Veranstalter :EUCASS
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
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DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
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Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Hinterlegt von: Bykerk, Tamas
Hinterlegt am:18 Aug 2022 17:59
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:48

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