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Título: Análise do regime de escoamento hipersônico através de bocais do tipo convergente-divergente
Título(s) alternativo(s): Analysis of a hypersonic flow regime through convergent-divergent nozzles
Autor(es): Vicentini, Guilherme Dias
Orientador(es): Faria Júnior, Antonio Carlos Amaro de
Palavras-chave: Tubeiras
Fluidodinâmica computacional
Simulação (Computadores)
Nozzles
Computational fluid dynamics
Computer simulation
Data do documento: 2-Dez-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Guarapuava
Referência: VICENTINI, Guilherme Dias. Análise do regime de escoamento hipersônico através de bocais do tipo convergente-divergente. 2016. 52 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Guarapuava, 2016.
Resumo: O interesse na simulação de escoamentos de regime em alta velocidade tem se tornado mais presente, nessas últimas décadas, como consequência do crescente estudo na área da aerodinâmica e do início da Era Espacial. No caso de veículos de subida ou de reentrada atmosférica, tais corpos estão submetidos à um escoamento hipersônico, cujo Número de Mach, M, maior ou igual a 5. Em tal escoamento, dois fenômenos importantes ocorrem, sendo eles a interação viscosa e a relação de altas temperaturas entre o corpo e a onda de choque. Isso fará com que, a partir de certo ponto, o gás comece a sofrer reações químicas, visto que este estará sob efeito das altas temperaturas. Consequentemente, proporciona-se que o expoente de expansão isentrópico, γ, não seja mais constante, devido a ocorrência de dissociação dos gases. A utilização de códigos de CFD (Computational Fluid Dynamic) é um exemplo de elemento essencial para a modelagem desse tipo de escoamento. Tal abordagem é baseada em soluções (numéricas) aproximadas de equações governantes sobre uma malha discreta, que quanto mais refinada, tende a ser mais precisa sua solução numérica. O presente trabalho visa investigar numericamente esse escoamento hipersônico, através de um desenvolvimento teórico, para se obter a geometria da tubeira do tipo convergente-divergente, utilizando uma simulação em MATLAB.
Abstract: The interest in simulation of regime flows at high speed, has become more present in recent decades, consequent to the increasing study in aerodynamics and the beginning of the Space Age. In the case of ascent or atmospheric reentry vehicles, such bodies are subjected to a hypersonic flow, whose Number of Mach, M, is greater or equal to 5. In such flow, two important phenomena occur, being the viscous interaction and the relation of high temperatures, between the body and the shock wave. This will cause, from a certain point, the gas to begin to undergo chemical reactions, as this will be under the effect of high temperatures. Consequently, it is provided that the isentropic expansion exponent, γ, is no longer constant due to the occurrence of gas dissociation. The use of CFD (Computational Fluid Dynamic) codes is an example of an essential element for the modeling of this type of flow. Such an approach is based on approximate (numerical) solutions of governing equations over a discrete mesh, which the more refined its numerical solution tends to be. The present work aims at numerically investigating this hypersonic flow, through a theoretical development, to obtain the convergent-divergent type nozzle geometry, using a MATLAB simulation.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9059
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