Desarrollo de un código termoquímico para la evaluación de las propiedades teóricas de explosivos (CT-EXPLO) y la estimación del rendimiento de motores cohete (CT-ROCKET)
Abstract
Se presenta un código termoquímico (en adelante Combustion Toolbox, CT) para el cálculo de problemas de combustión gaseosa con especies condensadas, choques reactivos y no reactivos, descomposición exotérmica de materiales energéticos y rendimiento teórico de cohetes. En particular, se exponen dos de los cuatro módulos que lo componen: CT-EXPLO y CT-ROCKET. El primero permite evaluar las propiedades termodinámicas teóricas de materiales energéticos (altos explosivos y propulsantes). El segundo permite estimar el rendimiento teórico de motores cohetes considerando una cámara de combustión finita con área transversal constante. Para ello se utiliza la ecuación de estado semi-empírica BKW en CT-EXPLO y la ecuación de estado de gas ideal en CT-ROCKET. Las propiedades termodinámicas se obtienen utilizando los ajustes polinómicos de 9 coeficientes de la NASA que, a excepción de CT-EXPLO, incorporan la Third Millenium Database para combustión de gases ideales y fases condensadas con actualización de tablas termoquímicas activas. La herramienta, desarrollada en MATLAB, está equipada con una interfaz gráfica de usuario (GUI) y ha sido utilizada con éxito tanto a nivel docente como investigador durante los últimos tres años. Aunque CT-EXPLO se encuentra aún en fase de desarrollo, el resto de los módulos han pasado la fase de validación y los resultados están en excelente acuerdo con códigos termoquímicos de referencia: CEA de la NASA, CANTERA junto con el paquete SD-Toolbox del Caltech, y el código TEA. Salvo el módulo de explosivos CT-EXPLO, de difusión limitada, el resto de CT está sujeto a una licencia de código abierto GPLv3 a través de https://github.com/AlbertoCuadra/combustion_toolbox y su documentación se puede encontrar en la página web https://combustion-toolbox-website.readthedocs.io.
