Numerical investigation of alternative cooling techniques for hypersonic flows

The application of counterflowing jet injection from the stagnation point as a thermal protection system is evaluated using URANS. A CFD model is developed using a previous numerical study provided by literature. The procedure leading to the creation of such model is thoroughly detailed. A qualitative and comparison is carried out, showing good agreement of the results obtained with the reference work. Once the model is developed and evaluated against the reference work, a parametric study is then conducted, investigating the effect of jet mass flow, pressure and temperature, under the free stream conditions of the Hypersonic Ludwig Tube (HLB) present at the Technische Universität Braunschweig (TUBS). The unsteady nature of lower mass fluxes is explored along with the differences between the various conditions.

Viene valutata, tramite URANS, l’applicazione di iniezione di getto controcorrente dal punto di stagnazione come sistema di protezione termica. Un modello CFD è stato sviluppato utilizzando come benchmark uno studio numerico precedente disponibile in letteratura. La procedura che ha portato alla creazione di tale modello è descritta in modo dettagliato. È stato condotto un confronto qualitativo e quantitativo, che ha mostrato una buona concordanza tra i risultati ottenuti e quelli del lavoro di riferimento. Una volta sviluppato e confrontato il modello CFD rispetto allo studio di riferimento, è stato realizzato uno studio parametrico utilizzando il modello stesso, con l’obiettivo di analizzare l’effetto della portata massica, della pressione e della temperatura del getto, alle condizioni di flusso libero presenti nella Hypersonic Ludwig Tube (HLB) della Technische Universität Braunschweig (TUBS). È stata inoltre analizzata la natura instazionaria associata a basse portate massiche, insieme alle differenze osservate tra le varie condizioni.