Estudio del comportamiento fluido-dinámico en una tobera convergente-divergente mediante la optimización de forma utilizando algoritmos de estrategias evolutivas
dc.contributor.advisor | Martínez, Manuel del Jesús | |
dc.contributor.author | Bahamón Blanco, Jhan Jaider | |
dc.contributor.evaluator | González Estrada, Octavio Andrés | |
dc.contributor.evaluator | Quiroga Méndez, Jabid Eduardo | |
dc.date.accessioned | 2022-04-07T16:12:18Z | |
dc.date.available | 2022-04-07T16:12:18Z | |
dc.date.created | 2022-03-30 | |
dc.date.issued | 2022-03-30 | |
dc.description.abstract | El rendimiento y el empuje de un sistema de propulsión para cohetes se basa principalmente en el aprovechamiento de la entalpía (energía térmica y presión) de los propelentes (combustible) que se encuentran en la cámara de combustión. Esta energía acumulada es transformada en energía cinética por la expansión y aceleración de los gases producidos por la reacción química de combustión, usando un dispositivo denominado tobera. En este proyecto se hace el trazado aerodinámico del perfil geométrico de la pared de una tobera C-D (Convergente-Divergente), a partir de las condiciones técnicas de funcionamiento de un motor para cohetes con clasificación de tipo J-2. El contorno de la pared es trazado usando diferentes métodos de diseño realizados por investigadores como: Vitoshinsky, Bell, Metha, Sivells & Rao. Para cada sección de la tobera (convergente –divergente) se va a analizar el comportamiento de las propiedades fluido-termodinámicas del campo de flujo a lo largo de la trayectoria de la tobera aeroespacial. Esto es necesario porque en cada contorno de pared sugerido por los modelos previamente mencionados, el ángulo de inclinación de la curvatura es distinto (la concavidad o forma de la curva cambia) y, por lo tanto, las magnitudes físicas de las propiedades varían dependiendo del contorno. Para determinar cuál diseño cumple con el concepto de que los procesos que ocurren dentro de una tobera son isentrópicos e reversibles; se hace un análisis estadístico de dispersión de datos para saber el diseño con menor perdidas de energías en base a la fricción y a la entropía. A este diseño se le aplica un estudio de optimización usando estrategias evolutivas, siendo más específicos: el método con algoritmos genéticos. Al final se desarrolla una simulación del fluido con la tobera aeroespacial diseñada utilizando el programa Ansys, para que a través de técnicas CFD (Computational Fluids Dynamics) se puedan obtener modelos computacionales que permitan corroborar los resultados con otro proyecto de investigación previo. | |
dc.description.abstractenglish | The performance and thrust of a rocket propulsion system is based primarily on harnessing the enthalpy (thermal energy and pressure) of the propellants (fuel) in the combustion chamber. This accumulated energy is transformed into kinetic energy by the expansion and acceleration of the gases produced by the chemical reaction of combustion, using a device called nozzle. In this project is made the aerodynamic tracing of the geometric profile of the wall of a nozzle C-D (Convergent-Divergent), using technical parameters of the operating conditions of a rocket motor with a classification of type J-2. The outline of the wall is being drawn using different designs methods created by researchers as: Vitoshinsky, Bell, Metha, Sivells & Rao. It’s analyzed in each section of the nozzle (convergent-divergent) the behavior of the fluid-thermodynamics properties of the flow field along the trajectory of the aerospace nozzle. This is necessary because in each wall contour suggested by the patterns previously identified happens some changes as: the length of the nozzle section varies and also the angle of inclination of the curvature is different (the concavity or shape of the curve changes). Therefore, the magnitudes of the properties change according to the wall contour. To determine which design accomplishes with the concept that the processes that occur inside a nozzle are isentropic and reversible. It’s made a statistical analysis of data dispersion to determine the design with the lowest energy losses based on the friction and the entropy. An optimization study using evolutionary strategies is applied to these designs (the design methods of the wall profile which to cut down the energy loss), being more specific is applied the method of genetic algorithms. At the end, it’s develops a simulation of the flow field to through the aerospace nozzle designed using the Ansys program (Ansys fluent) by means of CFD (Computational Fluids Dynamics) techniques. This way it can look at the behavior of the fluid moving along the nozzle with the computational models programmed in Ansys. With this information is possible to corroborate the results of the simulation baes in the mechanical of fluids of this work with another previous research project. | |
dc.description.degreelevel | Pregrado | |
dc.description.degreename | Ingeniero Mecánico | |
dc.format.mimetype | application/pdf | |
dc.identifier.instname | Universidad Industrial de Santander | |
dc.identifier.reponame | Universidad Industrial de Santander | |
dc.identifier.repourl | https://noesis.uis.edu.co | |
dc.identifier.uri | https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9780 | |
dc.language.iso | spa | |
dc.publisher | Universidad Industrial de Santander | |
dc.publisher.faculty | Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas | |
dc.publisher.program | Ingeniería Mecánica | |
dc.publisher.school | Escuela de Ingeniería Mecánica | |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
dc.rights.coar | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |
dc.rights.creativecommons | Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0) | |
dc.rights.license | Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) | |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
dc.subject | toberas aeroespaciales | |
dc.subject | flujo supersónico | |
dc.subject | número de Mach | |
dc.subject | algoritmos genéticos | |
dc.subject | líneas sónicas | |
dc.subject | Ansys (técnicas de CFD) | |
dc.subject | propiedades termodinámicas | |
dc.subject | método de diseño | |
dc.subject.keyword | aerospace nozzles | |
dc.subject.keyword | supersonic flow | |
dc.subject.keyword | Mach number | |
dc.subject.keyword | genetic algorithms | |
dc.subject.keyword | sonic lines | |
dc.subject.keyword | Ansys (CFD techniques) | |
dc.subject.keyword | thermodynamic properties | |
dc.subject.keyword | design method | |
dc.title | Estudio del comportamiento fluido-dinámico en una tobera convergente-divergente mediante la optimización de forma utilizando algoritmos de estrategias evolutivas | |
dc.title.english | Study of Fluid-Dynamic Behavior in a Convergent-Divergent Nozzle by Optimizing Shape Using Algorithms of Evolutionary Strategies | |
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dc.type.hasversion | http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce | |
dc.type.local | Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado | |
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