Raumfahrt

Der Aufprall von Abgasen von Triebwerken („Plume impingement“) spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Raumfahrzeugen aufgrund der möglichen Kontamination von missionskritischen Elementen wie Solarpanelen oder wissenschaftlichen Instrumenten. Der im Folgenden vorgestellte Anwendungsfall validiert die Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) und die partikelbasierte ellipsoidal-statistischen Bhatnagar-Gross-Krook (ESBGK) Methode in  PICLas mit experimentellen Messungen.

Kaltgastriebwerke werden auf Grund ihrer geringeren Komplexität, Zuverlässigkeit und niedrigen Kosten typischerweise in Satelliten eingesetzt. Der Auslass des Triebwerks kann ein Kontaminationsrisiko für wichtige Komponenten darstellen oder sogar zu einer verringerten Leistung des Triebwerks selbst führen. Daher werden numerische Simulationen verwendet, um die Wirkung der Düsenexpansion auf ihre Umgebung vorherzusagen.

Bei der Ankunft am Saturnmond Titan wird dessen Atmosphäre von Raumschiffen genutzt, um abzubremsen. Während eines solchen Wiedereintrittsmanövers muss die Raumkapsel extremen Bedingungen widerstehen. Numerische Simulationen vom Wiedereintritt approximieren die auf die Kapsel wirkenden Kräfte sowie die Wärmebelastung, um den Entwurf des Thermalschutzsystems zu unterstützen.