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Título
VALIDAÇÃO DA SOLUÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO DE AR A 300K EM TUBEIRA PLANA NA CONDIÇÃO DE PROJETO E RAZÃO DE EXPANSÃO 1,8

Aluno: Tobias Pinheiro Queluz - PIBIC/CNPq - Curso de Engenharia Mecânica (MT) - Orientador: Carlos Henrique Marchi - Departamento de Mecânica - Área de conhecimento: 31205020 - Palavras-chave: tubeira; cfd; foguete - Coorientador: Diego Fernando Moro.

O objetivo deste trabalho é validar soluções numéricas do escoamento no interior de uma tubeira convergente-divergente plana, obtidas com o código computacional Mach2D 7.0 e extrapoladas com o código computacional Richardson 4.1. O código Mach2D permite resolver escoamentos invíscidos, laminares ou turbulentos, bidimensionais axissimétricos ou planos. Ele também emprega sistema de coordenadas não ortogonais e permite simular escoamentos em qualquer regime de velocidade. Foi usada uma geometria de tubeira presente na literatura com razão de expansão 1,8 e raio adimensional na garganta de 2,0. As soluções numéricas foram obtidas para as seguintes variáveis de interesse: coeficiente de descarga (Cd), empuxo total ao nível do mar adimensionalizado (F*) e 20 pontos de pressão na parede interna da tubeira. Foram empregadas nove malhas para obter as soluções numéricas e estimar o erro numérico associado, desde 7x5 até 1792x1280 volumes. O escoamento foi considerado invíscido e bidimensional plano. O fluido admitido foi ar seco e limpo, a temperatura de estagnação empregada foi de 300K, e a pressão de estagnação foi considerada 8,73 vezes a da atmosférica. O código Richardson 4.1 foi utilizado posteriormente para realizar extrapolações simples e múltiplas dos resultados obtidos e também estimar os seus erros numéricos. Os valores calculados, com e sem extrapolações, foram, então, comparados com os valores teóricos e experimentais da literatura. Observou-se que as soluções numéricas para as variáveis de interesse Cd e F* se aproximam das experimentais até a sétima malha. Já para os pontos de pressão, as soluções se aproximam das experimentais até a sexta malha. Os valores extrapolados e com o menor erro numérico das variáveis Cd e F* tiveram uma pequena diferença em relação aos experimentais: 0,04% e 1,19% respectivamente. As soluções numéricas dos pontos de pressão extrapolados distanciaram-se, em média, 3,04% dos valores experimentais e 1,61% dos valores teóricos. Pode-se dizer que as soluções numéricas obtidas com os códigos Mach2D e Richardson aproximaram-se dos valores experimentais e teóricos da literatura e descrevem, com certa precisão, o escoamento real de ar escoando em uma tubeira.