¿Un escudo térmico con hoyuelos reduciría la transferencia de calor durante el reingreso? [cerrado]

¿Una pelota de golf de cerámica grande absorbería menos calor al volver a entrar que una esfera estándar?

"La diferencia en los campos de flujo alrededor de una esfera lisa y una esfera áspera o con hoyuelos se puede ver arriba. Dado que la capa límite laminar alrededor de la esfera lisa se separa tan rápidamente, crea una estela muy grande en toda la cara posterior. Esta gran Estela maximiza la región de baja presión y, por lo tanto, da como resultado la máxima diferencia de presión entre las caras delantera y trasera. Como hemos visto, esta diferencia crea una gran resistencia como la que se ve debajo del número de Reynolds de transición" ( http:// www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0215.shtml ).

¿Sería la reducción en el calor absorbido lo suficientemente significativa como para justificar una mayor carga útil mediante la reducción del peso del escudo térmico?

Esta parece una buena pregunta para Space.SE
Ya lo ha hecho, por el mismo OP. @DecKonroyd, no publique dos veces.
Está tratando de aplicar la física del flujo de aire subsónico laminar al plasma que se encuentra en el reingreso a Mach 50. Del Diseño de un sistema de protección térmica integral para futuros vehículos espaciales : " Se requiere [...] que el TPS esté por debajo de cierto límite para poder para mantener el perfil aerodinámico suave del vehículo.La deflexión local excesiva, como la formación de hoyuelos en la superficie superior, puede provocar un calentamiento aerodinámico local severo, lo que puede conducir a fallas catastróficas.

Respuestas (2)

Por lo que sé, la clave para diseñar buenos vehículos de reingreso o blindaje son las grandes placas planas, principalmente porque el diseño garantiza que la transferencia de energía de la energía cinética y potencial de la nave a la energía térmica se produzca principalmente al calentar el aire que fluye alrededor de la forma. en lugar de la artesanía en sí. Suena un poco contrario a la intuición, pero hacer esto asegura que la nave espacial se mantenga lo más fría posible y que exista el menor riesgo de daño estructural por calentamiento. Por lo tanto, reducir la resistencia de estas aplicaciones no es una prioridad.

Reducir la resistencia no es solo una prioridad. Es directamente no deseado . La cuestión es el aerofrenado*: *necesita una gran resistencia para reducir la velocidad orbital de 7,9 km/s hasta un aterrizaje seguro.

Las pelotas de golf tienen hoyuelos porque la capa límite turbulenta resultante puede seguir mucho mejor el contorno de la pelota. Las capas límite turbulentas subsónicas tienen más resistencia que las laminares, pero las capas límite que se separan rápidamente crean una resistencia de alta presión, que compensa con creces la mayor resistencia de la capa límite.

Eso es genial para las pelotas de golf subsónicas. Sin embargo, el vehículo de reingreso:

  • es un freno de aire al volver a entrar y en realidad requiere arrastre para reducir la velocidad;
  • entra hipersónicamente, con ondas de choque asociadas que no tienen intención de plegarse o volver a unirse sobre el extremo posterior de la esfera.

Si el vehículo de reingreso es un transbordador espacial con alas planas, al final del vuelo vuela subsónicamente, pero incluso en este último momento utiliza los frenos de velocidad y despliega el tren de aterrizaje lo antes posible para reducir la velocidad. Para una esfera de reentrada, parece que no sirven los hoyuelos: queremos resistencia.

El punto de reingreso del vehículo es que necesita la resistencia , porque necesita reducir la velocidad. Por lo tanto, no está optimizado para reducir la resistencia, solo está optimizado para minimizar la transferencia de calor del aire comprimido al cuerpo. También tenga en cuenta que los generadores de vórtices (hoyuelos) funcionan a velocidades subsónicas, pero el reingreso ocurre a velocidades hipersónicas.
@JanHudec ¡Claro! Gracias por eso, he vuelto a escribir e iré tranquilamente a sentarme en un rincón ahora.
¿Un escudo térmico con hoyuelos reduciría la transferencia de calor durante el reingreso? [cerrado]
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