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Heat Balance of a Transpiration-Cooled Heat Shield

Böhrk, Hannah und Piol , Olivier und Kuhn, Markus (2010) Heat Balance of a Transpiration-Cooled Heat Shield. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 24 (3), Seiten 581-588. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.47172. ISSN 0887-8722.

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Offizielle URL: http://www.aiaa.org/content.cfm?pageid=318&pubid=26&volume=24&issue=3&rss=1

Kurzfassung

HEATS is a layout tool for the determination of transient wall heat flux to a transpiration-cooled parallel flat plate under laminar or turbulent flow conditions. The method is based on heat balances between wall material, transpired coolant, and surrounding hot gas. It is introduced here with particular focus on a reentry mission. The investigation of transpiration cooling necessitates considering the entire flight trajectory. Because of long calculation times, computational fluid dynamics tools cannot be used. The calculation of wall temperatures of an entire trajectory with HEATS takes less than five minutes, which offers the possibility of sensitivity analyses, e.g., of coolant mass flow rate. The results presented within this paper are compared with cooling experiments under laminar flow and a computational fluid dynamics solution of one trajectory point for the second Sharp-Edge Flight Experiment trajectory for turbulent flow. The values compare well with deviations of the wall temperature below 10% and deviations of heat flux below 18%. The investigation of coolant mass flow rates by means of HEATS show that for the entire second Sharp-Edge Flight Experiment trajectory the transpiration-cooling experiment should be run with 0,1 g/s < m < 1 g/s.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/67747/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Heat Balance of a Transpiration-Cooled Heat Shield
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Böhrk, HannahNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Piol , OlivierNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuhn, MarkusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2010
Erschienen in:Journal of Thermophysics and Heat Transfer
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:24
DOI:10.2514/1.47172
Seitenbereich:Seiten 581-588
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0887-8722
Status:veröffentlicht
Stichwörter:active cooling, transpiration cooling, effusion cooling, heat shield, heat balance, energiebilanz
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HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W RP - Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Grundlagen Raumtransport - Innovativer Thermalschutz (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung > Raumfahrt- System- Integration
Hinterlegt von: Böhrk, Hannah
Hinterlegt am:03 Jan 2011 17:51
Letzte Änderung:14 Mär 2024 15:31

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