Advancing EDL technologies for future space missions : from ground testing facilities to ablative heatshields

Motivated by recent MSL results where the ablation rate of the PICA heatshield was over-predicted, and staying true to the objectives outlined in the NASA Space Technology Roadmaps and Priorities report, this work focuses on advancing EDL technologies for future space missions.

Due to the difficulties in performing flight tests in the hypervelocity regime, a new ground testing facility called the vertical expansion tunnel is proposed. The adverse effects from secondary diaphragm rupture in an expansion tunnel may be reduced or eliminated by orienting the tunnel vertically, matching the test gas pressure and the accelerator gas pressure, and initially separating the test gas from the accelerator gas by density stratification. If some sacrifice of the reservoir conditions can be made, the VET can be utilized in hypervelocity ground testing, without the problems associated with secondary diaphragm rupture.

The performance of different constraints for the Rate-Controlled Constrained-Equilibrium (RCCE) method is investigated in the context of modeling reacting flows characteristic to ground testing facilities, and re-entry conditions. The effectiveness of different constraints are isolated, and new constraints previously unmentioned in the literature are introduced. Three main benefits from the RCCE method were determined: 1) the reduction in number of equations that need to be solved to model a reacting flow; 2) the reduction in stiffness of the system of equations needed to be solved; and 3) the ability to tabulate chemical properties as a function of a constraint once, prior to running a simulation, along with the ability to use the same table for multiple simulations.

Finally, published physical properties of PICA are compiled, and the composition of the pyrolysis gases that form at high temperatures internal to a heatshield is investigated. A necessary link between the composition of the solid resin, and the composition of the pyrolysis gases created is provided. This link, combined with a detailed investigation into a reacting pyrolysis gas mixture, allows a much needed consistent, and thorough description of many of the physical phenomena occurring in a PICA heatshield, and their implications, to be presented.

Through the use of computational fluid mechanics and computational chemistry methods, significant contributions have been made to advancing ground testing facilities, computational methods for reacting flows, and ablation modeling.

Desarrollo de software para la realización de ensayos dinámicos de mecanismos de cinemática paralela

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo contribuir al desarrollo de un proyecto de investigación mediante la programación y control del movimiento de mecanismos de cinemática paralela para la realización de ensayos dinámicos. Dicho proyecto está enmarcado dentro de una línea de investigación del grupo de investigación CompMech de la UPV-­‐EHU que gira en torno al desarrollo y estudio de este tipo de mecanismos. Esto es; este trabajo, más allá de la utilidad que pudiera tener por sí mismo, está pensado para formar parte de un proyecto de mayor envergadura, para cuyo éxito será imprescindible la colaboración con otros investigadores y la integración de este trabajo con los realizados por ellos. Consiste en la creación de un software para el control y movimiento de mecanismos, generando vibraciones para la realización de ensayos dinámicos. Para ello, se programarán sobre la plataforma LabVIEW la interfaz de usuario y el motor de cálculo. Una vez se compruebe que el programa funciona correctamente, se integrará dentro de un programa principal, un control articular que será el encargado de comunicarse con la máquina. Posteriormente, se procederá a la realización de ensayos experimentales sobre los propios robots, en taller. Se tomarán medidas mediante acelerómetros y otros dispositivos, determinando las medidas más adecuadas para su correcta validación. Finalmente, se generalizará el trabajo realizado para posibilitar su empleo futuro en diferentes mecanismos

“Steer-by-wire” software garapena

[EU]Proiektu honek automobilen antzinako direkzio sistemak ordezkatuko dituen steer-by-wire-ren inplementazioa deskribatuko du, software-aren garapena, hain zuzen. Lan hau garatzeko, ezinbestekoa izango da orain arte egindako lanen bilketa eta azterketa egitea, baita nolako zailtasunak, arriskuak egongo diren eta posiblea izango litzatekeen etorkizun batean teknologia hau instalatzea. Programazio, mekanika eta automatika ezagutzaren bidez teknologia berri hau ordenagailu batean simulatuko da eta orain arte erabili izan diren teknologiekin alderatuko dira, ateratako emaitzekin ondorio nabarmenak ezarriz. Programazio eta simulaziorako “Labview” eta “Matlab-Simulink” software-ak erabiliko dira, beharrezkoak diren tresnen ezagutzak aurretik lortuz.

A. An investigation of the relation between the tensile strength and (Brinell) hardness of non-ferrous alloys. B. A design of a fatigue testing machine for a college laboratory

[no abstract]

SCARA errobota: mugimendu gaitasunen eta ibilbide sorkuntzaren inplementazioa software grafikoan

[EU]Lan honen gaia SCARA errobot motaren mugimendu gaitasunen analisia egitea da, eta ibilbideen sorkuntzarako metodoekin batera software grafiko batean inplementatzea mugimenduaren simulazioa egin ahal izateko. Errobot serieen zinematikaren oinarrizko ezagutzatik hasita, mota konkretu batetara aplikatu egiten da eta honek aurkezten dituen berezitasunak garatu egiten dira, bi helburutara bideratuta: SCARA errobotaren mugimendu gaitasunak ezagutzea. Ibilbideen sorkuntzarako metodo baten inplementazioa. Hasteko, gaiaren egoera aztertu da, aplikazio nagusien eta ibilbide moten informazioa batzeko. Halaber ibilbideen sorkuntzarako metodoak arakatu dira, erabilera honetarako aproposena aurkitzeko. Jarraian, errobotaren analisia burutu da, ohizko erreminta matematikoak erabiliz, funtsezkoak diren lan eremua eta kokapen singularrak lortzeko. Ostean, software grafikoa garatu da mugimendu gaitasun hauek simulatzeko. Ohiko aplikazioetan oinarritutako ibilbideak sortzeko aukerak gehitu dira. Amaitzeko, oztopoak saihesten dituen ibilbideen sorkuntzarako metodoa inplementatu da, “pick and place” ibilbide motaren barruan.

Herramienta software para el análisis de rendimiento de redes 4G

[ES]El objetivo de este proyecto ha sido desarrollar una herramienta software que permita medir el rendimiento de redes con tecnología móvil 4G, también conocida como LTE. Para ello se ha creado un sistema software que está compuesto por una aplicación móvil y un servidor de aplicaciones. El sistema en conjunto realiza la función de recoger indicadores de calidad de la red móvil de diversa índole, que posteriormente son procesados utilizando herramientas software matemáticas, para así obtener gráficas y mapas que permiten analizar la situación y el rendimiento de una red 4G concreta. El desarrollo del software ha llegado a nivel de prototipo y se han realizado pruebas reales con él obteniendo resultados positivos de funcionamiento.

Commercial testing of concrete

The material included within this report is the result of a series of tests of concrete specimens taken during the construction of various buildings in the cities of Pasadena and Los Angeles over a period of eight months.

The object of the problem is to determine the effect of the water ratio on the ultimate strength of the concrete as obtained from data observed and recorded from specimens taken from actual building practice rather than that from laboratory specimens made under ideal, or at least more nearly standard conditions.

Wave-front analysis method of circular aperture sampling for collimation testing

A new type of wave-front analysis method for the collimation testing of laser beams is proposed. A concept of wave-front height is defined, and, on this basis, the wave-front analysis method of circular aperture sampling is introduced. The wave-front height of the tested noncollimated wave can be estimated from the distance between two identical fiducial diffraction planes of the sampled wave, and then the divergence is determined. The design is detailed, and the experiment is demonstrated. The principle and experiment results of the method are presented. Owing to the simplicity of the method and its low cost, it is a promising method for checking the collimation of a laser beam with a large divergence. © 2005 Optical Society of America.