Investigacao numerica da aerotermodinamica de veiculos na reentrada com imperfeicoes na superficie do tipo cavidade.

• Processo: 07/57673-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2008
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2010
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
• Pesquisador responsável: Wilson Fernando Nogueira dos Santos
• Beneficiário: Rodrigo Cassineli Palharini
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Escoamento hipersônico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cavidade | Dsmc | Escoamento Hipersonico | Escoamento Rarefeito | Reentrada | Sara

Resumo

No projeto e desenvolvimento de veículos hipersônicos, o conhecimento dos fatores que afetam as cargas térmicas e mecânicas agindo sobre os veículos é de primordial importância. Normalmente, no cálculo das cargas térmicas, a análise assume que o veículo possui uma superfície lisa livre de imperfeições. Todavia, filetes, cavidades, degraus (descontinuidades), etc., estão presentes na superfície de veículos aeroespaciais devido, entre outros fatores, a tolerâncias de fabricação, instalação de sensores, espaçamento entre as placas de proteção térmica em razão das diferenças na taxa de expansão ou ablação em função do uso de diferentes materiais. O presente projeto de pesquisa visa investigar o impacto dessas imperfeições na estrutura do escoamento bem como nas propriedades aerodinâmicas na superfície de veículos na reentrada. Entende-se por estrutura do escoamento a distribuição das propriedades primarias, tais como velocidade, massa específica, pressão e temperatura, a montante do bordo de ataque do veículo bem como adjacente a superfície do veículo. Define-se como propriedades aerodinâmicas na superfície o fluxo de calor e as forças normal e tangencial agindo na superfície em termos de coeficiente de transferência de calor, coeficiente de pressão, coeficiente de atrito e coeficiente de arrasto. As imperfeições ou distorções na superfície serão modeladas por cavidades e por uma combinação de degraus com cavidades. Considerando-se que a profundidade H ou a largura L das cavidades ou degraus é, geralmente, da ordem de 3 a 6 mm, então para um veículo na reentrada (120 a 60 km de altitude), o número de Knudsen situa-se no regime de transição, normalmente definido pela faixa 0.01 < Kn < 10. No regime de transição, os conceitos da hipótese do contínuo não se aplicam e a estrutura molecular do gás deve ser considerada. Conseqüentemente, a técnica da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) não é apropriada, considerando-se que CFD é baseado na hipótese do contínuo. Sob tais condições, o método alternativo é o Direct Simulation Monte Carlo (DSMC). (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

PALHARINI, RODRIGO C.; SANTOS, WILSON F. N.. The impact of the length-to-depth ratio on aerodynamic surface quantities of a rarefied hypersonic cavity flow. AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 88, p. 110-125, MAY 2019. (07/57673-6)