Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres

En aquesta tesi s'ha analitzat l'impacte que les maniobres vehiculars impulsives (reboostings) de l'Estació Espacial Internacional (ISS) tenen sobre els experiments de la sèrie DCMIX. En primer lloc, l'entorn microgravitatorio de la ISS ha estat analitzat utilitzant els senyals e...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Jurado Cruz, Rafael
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2019
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/667154
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/667154
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Termodifusió
Microgravetat
DCMIX
Termodifusión
Microgravedad
Thermodiffusion
Microgravity
Enginyeria i arquitectura
62
621
id ES_6d0e9da8ab0d4e99e4e58df59e5458cf
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/667154
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
title Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
spellingShingle Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
Jurado Cruz, Rafael
Termodifusió
Microgravetat
DCMIX
Termodifusión
Microgravedad
Thermodiffusion
Microgravity
Enginyeria i arquitectura
62
621
title_short Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
title_full Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
title_fullStr Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
title_full_unstemmed Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
title_sort Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvres
dc.creator.none.fl_str_mv Jurado Cruz, Rafael
author Jurado Cruz, Rafael
author_facet Jurado Cruz, Rafael
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gavaldà Martínez, Josefa
Ruiz Martí, José Javier
Pallarès Curto, Jorge María
Universitat Rovira i Virgili. Departament de Química Física i Inorgànica
dc.subject.none.fl_str_mv Termodifusió
Microgravetat
DCMIX
Termodifusión
Microgravedad
Thermodiffusion
Microgravity
Enginyeria i arquitectura
62
621
topic Termodifusió
Microgravetat
DCMIX
Termodifusión
Microgravedad
Thermodiffusion
Microgravity
Enginyeria i arquitectura
62
621
description En aquesta tesi s'ha analitzat l'impacte que les maniobres vehiculars impulsives (reboostings) de l'Estació Espacial Internacional (ISS) tenen sobre els experiments de la sèrie DCMIX. En primer lloc, l'entorn microgravitatorio de la ISS ha estat analitzat utilitzant els senyals enregistrats per sensors situats en diferents mòduls de l'estació. Aquesta anàlisi ha permet determinar que el límit de vibració establert no es compleix permanentment, especialment durant els episodis de fortes pertorbacions com els reboostings. Aquestes maniobres aconsegueixen crear el major nivell d'acceleració mesurat en la ISS. Per això, els senyals d'acceleració detectades pels sensors durant aquests episodis han estat utilitzades per realitzar simulacions numèriques sota diferents condicions de microgravetat. Per això, s'ha implementat un nou “solver” basat en el programari obert, OpenFOAM, per resoldre numèricament els diferents problemes termodifusius en mescles ternàries, sota condicions d'acceleració en a funció del temps. Durant l'etapa termodifusiva dels experiments DCMIX, com més a prop estigui el reboosting del moment en què es mesura el camp de concentracions, més gran és l'error que s'obté en l'estimació dels coeficients de Soret. A més, el mètode emprat per quantificar el valor del camp de concentracions també pot afectar l'error. La solució analítica pot ser utilitzada abans de realitzar l'experiment, per analitzar la sensibilitat del sistema a l'acceleració. S'ha observat que la situació més perjudicial esdevé quan el reboosting es produeix en la direcció perpendicular al gradient de temperatura, obtenint un error del 64% en el valor dels coeficients difusius durant l'etapa de difusió pura de l'experiment.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019
2019
2019
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/667154
url http://hdl.handle.net/10803/667154
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 165 p.
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Rovira i Virgili
publisher.none.fl_str_mv Universitat Rovira i Virgili
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869410312711569408
spelling Numerical simulations of the DCMIX microgravity thermodiffusion experiments to assess the impact of typical International Space Station reboosting manoeuvresJurado Cruz, RafaelTermodifusióMicrogravetatDCMIXTermodifusiónMicrogravedadThermodiffusionMicrogravityEnginyeria i arquitectura62621En aquesta tesi s'ha analitzat l'impacte que les maniobres vehiculars impulsives (reboostings) de l'Estació Espacial Internacional (ISS) tenen sobre els experiments de la sèrie DCMIX. En primer lloc, l'entorn microgravitatorio de la ISS ha estat analitzat utilitzant els senyals enregistrats per sensors situats en diferents mòduls de l'estació. Aquesta anàlisi ha permet determinar que el límit de vibració establert no es compleix permanentment, especialment durant els episodis de fortes pertorbacions com els reboostings. Aquestes maniobres aconsegueixen crear el major nivell d'acceleració mesurat en la ISS. Per això, els senyals d'acceleració detectades pels sensors durant aquests episodis han estat utilitzades per realitzar simulacions numèriques sota diferents condicions de microgravetat. Per això, s'ha implementat un nou “solver” basat en el programari obert, OpenFOAM, per resoldre numèricament els diferents problemes termodifusius en mescles ternàries, sota condicions d'acceleració en a funció del temps. Durant l'etapa termodifusiva dels experiments DCMIX, com més a prop estigui el reboosting del moment en què es mesura el camp de concentracions, més gran és l'error que s'obté en l'estimació dels coeficients de Soret. A més, el mètode emprat per quantificar el valor del camp de concentracions també pot afectar l'error. La solució analítica pot ser utilitzada abans de realitzar l'experiment, per analitzar la sensibilitat del sistema a l'acceleració. S'ha observat que la situació més perjudicial esdevé quan el reboosting es produeix en la direcció perpendicular al gradient de temperatura, obtenint un error del 64% en el valor dels coeficients difusius durant l'etapa de difusió pura de l'experiment.En esta tesis se ha analizado el impacto que las maniobras vehiculares impulsivas (reboostings) de la Estación Espacial Internacional (ISS) tienen sobre los experimentos de la serie DCMIX. En primer lugar, el entorno microgravitatorio de la ISS ha sido analizado utilizando las señales registradas por sensores situados en diferentes módulos de la estación. Este análisis ha permitido determinar que el límite de vibración establecido no siempre se cumple, especialmente durante los episodios de fuertes perturbaciones como los reboostings. Estas maniobras consiguen crear el mayor nivel de aceleración medido en la ISS. Por ello, las señales de aceleración detectadas por los sensores durante estos episodios han sido utilizadas para realizar simulaciones numéricas bajo diferentes condiciones de microgravedad. Para ello, se ha implementado un nuevo “solver” en el programa de código abierto, OpenFOAM, para resolver numéricamente los diferentes problemas termodifusivos en mezclas ternarias, con condiciones de aceleración en función del tiempo. Durante la etapa termodifusiva de los experimentos DCMIX, cuanto más cerca ocurre el reboosting del momento en que se mide el campo de concentraciones, mayor es el error que se obtiene en la estimación de los coeficientes de Soret. Además, el método empleado para cuantificar el valor del campo de concentraciones también puede afectar el error. La solución analítica puede ser utilizada antes de realizar el experimento, para analizar la sensibilidad del sistema a la aceleración. Se ha observado que la situación más perjudicial se da cuando el reboosting se produce en la dirección perpendicular al gradiente de temperatura, pudiéndose obtener un error del 64% en el valor de los coeficientes difusivos durante la etapa de difusión pura del experimento.In this thesis, the impact of the ISS reboosting manoeuvres on the DCMIX experiments has been investigated. First of all, the microgravity environment of the ISS has been analysed using the signals recorded by the sensors located in different modulus of the station. This analysis has found out that the vibratory limit requirements are not always accomplished, especially during strong disturbances such as reboostings. These manoeuvres promote the largest level of acceleration onboard the ISS. Therefore, accelerometric signals recorded during reboostings have been used to perform numerical simulations under different reboosting scenarios. A new solver implemented in the open source software OpenFOAM, for solving numerically the different thermodiffusion problems in ternary mixtures, with the gravity as a function of time has also been developed. During the thermodiffusive step of the DCMIX experiments, the closer the reboostings occurs to the moment of measuring the concentration field, the larger the error in the estimation of the Soret coefficients. Also, the method used for quantifying the concentration field can affect the error. The analytical solution can be used in advance, to analyse the sensitivity of the system to the acceleration. The reboosting acting in a direction perpendicular to the temperature gradient has been proven to be the most harmful acting direction, giving an error up to 64% when calculating the diffusion coefficients during the pure diffusive step of the experiment.Universitat Rovira i VirgiliGavaldà Martínez, JosefaRuiz Martí, José JavierPallarès Curto, Jorge MaríaUniversitat Rovira i Virgili. Departament de Química Física i Inorgànica201920192019info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion165 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/667154TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/6671542026-06-14T12:46:07Z
score 15,300719

Similares en LA Referencia