Computational study of hybrid propulsion with beeswax as solid propellant
La tecnología utilizada para la manufactura, diseño y estudio de cohetes ha tenido múltiples avances en los últimos años; todo con el propósito de lograr misiones espaciales más seguras, eficientes y económicas. Uno de los enfoques que han tenido las investigaciones de los últimos años, es la búsque...
- Autores:
-
Osorio Tovar, Juanita
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- eng
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55603
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/55603
- Palabra clave:
- Cohetes (Aeronáutica)
Aeronáutica
Motores cohetes
Ingeniería aeronáutica
Sistemas de propulsión
Ingeniería
- Rights
- openAccess
- License
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La tecnología utilizada para la manufactura, diseño y estudio de cohetes ha tenido múltiples avances en los últimos años; todo con el propósito de lograr misiones espaciales más seguras, eficientes y económicas. Uno de los enfoques que han tenido las investigaciones de los últimos años, es la búsqueda de combustibles más seguros, económicos e igual o más eficientes que los comúnmente utilizados. Entre estos se ha descubierto la efectividad de las ceras parafinadas y compuestos similares, como lo es la cera de abejas. Este proyecto individual buscó implementar un modelo computacional cero-dimensional y de orden reducido del sistema de propulsión de un cohete híbrido, utilizando cera de abejas como combustible sólido. Para esto, inicialmente se realizo un estudio sobre el proceso de combustión de la cera de abejas, utilizando tres oxidantes diferentes. Una vez estudiadas las propiedades de combustión y el comportamiento del proceso, se selecciono el óxido nitroso como oxidante para desarrollar una tabla de propiedades de combustión, con la ayuda de la base de datos de CEA. Para el desarrollo de la simulación se modelaron cuatro sistemas: tanque de oxidante, inyector, cámara de combustión y tobera. Una vez cada sistema estaba completo e integrado con el resto, se valido el modelo con datos experimentales de dos cohetes híbridos, obteniendo resultados aceptables para ambos. Habiendo validado el modelo, se estudio el rendimiento de los cohetes al utilizar cera de abejas como combustible. Se encontró el impulso específico en vacío para ambos cohetes y se obtuvieron resultados positivos los cuales confirmar la viabilidad del combustible. |
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Entre estos se ha descubierto la efectividad de las ceras parafinadas y compuestos similares, como lo es la cera de abejas. Este proyecto individual buscó implementar un modelo computacional cero-dimensional y de orden reducido del sistema de propulsión de un cohete híbrido, utilizando cera de abejas como combustible sólido. Para esto, inicialmente se realizo un estudio sobre el proceso de combustión de la cera de abejas, utilizando tres oxidantes diferentes. Una vez estudiadas las propiedades de combustión y el comportamiento del proceso, se selecciono el óxido nitroso como oxidante para desarrollar una tabla de propiedades de combustión, con la ayuda de la base de datos de CEA. Para el desarrollo de la simulación se modelaron cuatro sistemas: tanque de oxidante, inyector, cámara de combustión y tobera. Una vez cada sistema estaba completo e integrado con el resto, se valido el modelo con datos experimentales de dos cohetes híbridos, obteniendo resultados aceptables para ambos. Habiendo validado el modelo, se estudio el rendimiento de los cohetes al utilizar cera de abejas como combustible. Se encontró el impulso específico en vacío para ambos cohetes y se obtuvieron resultados positivos los cuales confirmar la viabilidad del combustible.In the past years there have been multiple advances in the technology used for the manufacture, design and study of rockets, all with the purpose of achieving space missions that are safer, more efficient and not as expensive. One of the research focal points has been the search for safer and cheaper fuels that work equally or more efficiently to those commonly used. Among those studied, paraffin waxes and similar components have shown very high effectiveness, being as efficient as other fuels, safer to handle and manufacture and with cheap production; Beeswax has been found to be one of these fuels. This project seeks to implement a low order and zero-dimensional computational model to simulate a bench test of a hybrid propulsion rocket, using beeswax as a solid fuel. For this, an initial study of the beeswax's combustion process with three different oxidizers took place. Once the properties had been reviewed and their behaviour understood, nitrous oxide was chosen as oxidizer to develop a combustion properties table, with the help of CEA's database. For the simulation's development four systems were modeled: the oxidizer tank, injector, combustion chamber and nozzle. Once each system was complete and integrated with the rest, the model was validated with experimental data from two hybrid rockets, obtaining acceptable results for both of them. With the model validated, the rocket's performance with beeswax as fuel was studied. The vacuum specific impulse for both rockets was found, obtaining positive results that confirmed the fuel's viability.Ingeniero MecánicoPregrado66 páginasapplication/pdfengUniversidad de los AndesIngeniería MecánicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaComputational study of hybrid propulsion with beeswax as solid propellantTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPCohetes (Aeronáutica)AeronáuticaMotores cohetesIngeniería aeronáuticaSistemas de propulsiónIngeniería201730078PublicationORIGINAL26198.pdfapplication/pdf3355412https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/acbd196b-5258-46a0-898b-6971234cc0be/download9fc61a73b483107ec3b4e04da1e59ec5MD51TEXT26198.pdf.txt26198.pdf.txtExtracted texttext/plain106005https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/37aa113d-bee0-4bd8-98bf-f53d03374015/download3d6ab02cd6cb000c5c9d3a48c98d3e15MD52THUMBNAIL26198.pdf.jpg26198.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6004https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/653c0bef-d4fa-4ad4-bf76-d398fc3ecd50/download6acba5a0330ace2d2ef05814d3a32a6eMD531992/55603oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/556032023-10-10 16:25:46.412https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |