Aluno de Iniciação Científica: Diogo Figueiredo dos Santos (PIBIC/UFPR-TN)
Curso: Engenharia Mecânica
Orientador: Luciano Kiyoshi Araki
Departamento: Mecânica
Setor: Tecnologia
Palavras-chave: Motor-foguete , Propulsão , Combustivel/Oxidantes
Área de Conhecimento: 31200001 - ENGENHARIA AEROESPACIAL

Com o desenvolvimento dos computadores a partir da Segunda Guerra Mundial e em especial nas últimas décadas, ferramentas de simulação numérica têm aumentado cada vez mais sua participação em projetos de engenharia. Em diversos casos, há uma redução de custos e de tempo ao serem empregadas tais ferramentas, em especial na indústria aeroespacial. Neste contexto se insere a importância do presente trabalho, que visa suprir a deficiência de literatura que mostre resultados completos a respeito da influência de diversas razões combustível/oxidante sobre parâmetros de propulsão relevantes na saída de tubeiras, tais como coeficiente de descarga, o empuxo em condições de vácuo e a velocidade de saída dos gases. Para a obtenção dos resultados computacionais, foi empregado um código implementado em linguagem Fortran, utilizando o método de volumes finitos. Na discretização das equações governantes, foi empregada uma metodologia para qualquer regime de velocidades, acoplamento pressão-velocidade através do método SIMPLEC e malhas uniformes (no caso unidimensional) ou em coordenadas generalizadas (no caso bidimensional). No código implementado, também, foram previstas diferentes modelos físicos, dos quais foram empregados os de escoamento congelado e em equilíbrio químico local. Cada um desses modelos físicos apresenta diferentes possibilidades com relação a modelos químicos, tendo sido empregado um que apresenta seis espécies (H2, O2, H2O, OH, O e H). Após o levantamento de dados, para as diversas razões combustível/oxidante foi feita uma estimativa dos erros numéricos através das extrapolações de Richardson, de modo a garantir a confiabilidade dos resultados. Com base nos resultados obtidos, pôde-se concluir que se trabalharmos com razões combustível/oxidante próximas da razão estequiométrica o efeito sobre os parâmetros de propulsão não é muito significativo. Contudo para razões muito diferentes da estequiométrica (misturas ricas em combustível ou em oxidante), há grande dificuldade de convergência. Ressalta-se, ainda, que apesar de não haver efeitos consideráveis sobre os parâmetros de desempenho de um motor-foguete, a razão de mistura combustível/oxidante é importante para outras finalidades, como o de garantir um filme protetor sobre as paredes da tubeira, para fins de proteção térmica.

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