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Improved Wall Temperature Prediction for the LUMEN Rocket Combustion Chamber with Neural Networks

Dresia, Kai und Kurudzija, Eldin und Deeken, Jan C. und Waxenegger-Wilfing, Günther (2023) Improved Wall Temperature Prediction for the LUMEN Rocket Combustion Chamber with Neural Networks. Aerospace, 10 (5). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/aerospace10050450. ISSN 2226-4310.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Kurzfassung

Accurate calculations of the heat transfer and the resulting maximum wall temperature are essential for the optimal design of reliable and efficient regenerative cooling systems. However, predicting the heat transfer of supercritical methane flowing in cooling channels of a regeneratively cooled rocket combustor presents a significant challenge. High-fidelity CFD calculations provide sufficient accuracy but are computationally too expensive to be used within elaborate design optimization routines. In a previous work it has been shown that a surrogate model based on neural networks is able to predict the maximum wall temperature along straight cooling channels with convincing precision when trained with data from CFD simulations for simple cooling channel segments. In this paper, the methodology is extended to cooling channels with curvature. The predictions of the extended model are tested against CFD simulations with different boundary conditions for the representative LUMEN combustor contour with varying geometries and heat flux densities. The high accuracy of the extended models predictions, suggests that it will be a valuable tool for designing and analyzing regenerative cooling systems with greater efficiency and effectiveness.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200337/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Improved Wall Temperature Prediction for the LUMEN Rocket Combustion Chamber with Neural Networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dresia, KaiKai.Dresia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3229-5184NICHT SPEZIFIZIERT
Kurudzija, EldinEldin.Kurudzija (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5409-3845NICHT SPEZIFIZIERT
Deeken, Jan C.Jan.Deeken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5714-8845NICHT SPEZIFIZIERT
Waxenegger-Wilfing, GüntherGuenther.Waxenegger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5381-6431NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2023
Erschienen in:Aerospace
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.3390/aerospace10050450
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2226-4310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:neural network; surrogate model; heat transfer; machine learning; LUMEN; rocket engine; regenerative cooling
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt LUMEN (Liquid Upper Stage Demonstrator Engine)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebssysteme
Hinterlegt von: Dresia, Kai
Hinterlegt am:04 Dez 2023 08:39
Letzte Änderung:04 Dez 2023 08:39

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