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Título
SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE ESCOAMENTO REATIVO BIDIMENSIONAL EM MOTOR-FOGUETE

Aluno: André Luís Smythe - PIBIC/UFPR-TN - Curso de Engenharia Mecânica (MT) - Orientador: Luciano Kiyoshi Araki - Departamento de Mecânica - Área de conhecimento: 30501032 - Palavras-chave: cfd; motor-foguete; choques.

O motor-foguete, também chamado de tubeira, é uma estrutura de fundamental importância no projeto de um foguete. Estruturalmente se constitui em um bocal do tipo convergente-divergente, através da qual a energia potencial dos gases de combustão é convertida em energia cinética, propulsionando todo o veículo. Uma tubeira ideal seria aquela na qual a pressão de saída dos gases apresentasse exatamente o mesmo valor da pressão ambiente. Nesse caso, garante-se que não haja choques no interior ou na saída da tubeira ou ainda a formação de ondas de expansão. Como se trata de uma estrutura de fundamental importância para o motor-foguete, o estudo do escoamento dos gases em seu interior deve ser realizado do modo mais completo possível. Para tanto, foram implementados códigos computacionais uni e bidimensionais, reativos ou não, invíscidos ou viscosos. Dentre os modelos reativos, citam-se o escoamento congelado, em equilíbrio químico local e em desequilíbrio químico (taxa finita de reação); nesses casos, diferentes modelos de reações químicas do par propelente hidrogênio/oxigênio, incluindo até oito espécies químicas. Os códigos foram implementados empregando-se o método de volumes finitos, com malhas não-ortogonais (para o modelo bidimensional), acoplamento pressão-velocidade através do método SIMPLEC, apropriado para qualquer regime de velocidades. As simulações realizadas incluíram problemas unidimensionais, de gás monoespécie com propriedades constantes, para estudo de ondas de choque normais. Nesse caso, existe solução analítica e pôde-se comparar o efeito de se utilizar diferentes esquemas de aproximação numérica. No caso bidimensional, foram estudadas ondas de choque oblíquas, mas nesse caso não existe solução analítica para permitir uma comparação com os resultados numéricos obtidos.