Simulação de grandes escalas e aeroacústica de jatos supersônicos perfeitamente expandidos

• Processo: 13/21535-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
• Pesquisador responsável: João Luiz Filgueiras de Azevedo
• Beneficiário: Sami Yamouni
• Instituição Sede: Divisão de Ciência da Computação (IEC). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07375-0 - CeMEAI - Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria, AP.CEPID
• Assunto(s): Aerodinâmica computacional Dinâmica dos fluidos computacional Aerodinâmica Turbulência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aerodinâmica | Aerodinâmica Computacional | Cfd | Jatos de Motores Foguete | Simulação de Grandes Escalas | turbulência | Aerodinâmica Computacional

Resumo

O presente trabalho de pesquisa pretende realizar estudos e desenvolvimento de uma metodologia numérica para analisar escoamentos turbulentos emitidos em virtude da interação dos gases de exaustão de motores-foguete com o ar ambiente, em regime supersônico perfeitamente expandido. A grande motivação do trabalho é a geração de resultados para futuros estudos de previsão de propagação e de radiação acústica resultantes de tais escoamentos. Um dos principais problemas de projeto associados aos veículos lançadores reside na emissão sonora devido à complexa interação dos gases de exaustão, de alta velocidade e temperatura, com o ar ambiente. Estas emissões, que possuem altos níveis sonoros, podem danificar a estrutura montada para lançamento ou mesmo serem refletidas em direção às geralmente delicadas estruturas superiores dos lançadores. Além disso, as flutuações de pressão resultantes podem danificar a estrutura sólida de diferentes partes do lançador (fadiga vibro-acústica). De uma maneira geral, as publicações existentes como guias de "melhores práticas" de projeto recomendam que se considere que os carregamentos resultantes de fonte acústica devem ser tratados como dimensionantes para veículos lançadores de grande porte tanto na fase de decolagem quanto no regime transônico. Neste contexto, a presente proposta de trabalho de pós-doutoramento de 12 meses vai realizar um trabalho preparatório para que, no futuro, se possa efetivamente tratar o problema acústico dos gases de exaustão de motores foguete. Assim, este trabalho vai preparar as ferramentas de simulação em aerodinâmica computacional (CFD), utilizando uma formulação de simulação de grandes escalas (LES), para que, no período seguinte, se possa começar a considerar o problema de estudo da emissão sonora de gases de exaustão de motores de veículos lançadores. Evidentemente, no longo prazo, o trabalho computacional que será iniciado aqui vai ao encontro de estabelecer as bases para futuras caracterizações experimentais e orientações tecnológicas, principalmente no tocante ao desenvolvimento de dispositivos para redução do nível de emissão sonora de veículos lançadores de grande porte.

Publicações científicas

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(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)

CARLOS JUNQUEIRA-JUNIOR; LEONARDO COSTA SCALABRIN; EDSON BASSO; JOÃO LUIZ F. AZEVEDO. Study of Conservation on Implicit Techniques for Unstructured Finite Volume Navier-Stokes Solvers. J. Aerosp. Technol. Manag., v. 6, n. 3, p. 267-280, 2014-09-00. (13/21535-0)

JUNQUEIRA-JUNIOR, CARLOS; AZEVEDO, JOAO LUIZ F.; PANETTA, JAIRO; WOLF, WILLIAM R.; YAMOUNI, SAMI. Strong scaling of numerical solver for supersonic jet flow configurations. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 41, n. 12, DEC 2019. (13/07375-0, 13/21535-0)

JUNQUEIRA-JUNIOR, CARLOS; SCALABRIN, LEONARDO COSTA; BASSO, EDSON; AZEVEDO, JOAO LUIZ F.. Study of Conservation on Implicit Techniques for Unstructured Finite Volume Navier-Stokes Solvers. JOURNAL OF AEROSPACE TECHNOLOGY AND MANAGEMENT, v. 6, n. 3, p. 14-pg., 2014-07-01. (13/21535-0)

JUNQUEIRA, JR., CARLOS; AZEVEDO, JOAO LUIZ F.; PANETTA, JAIRO; WOLF, WILLIAM R.; YAMOUNI, SAMI. On the scalability of CFD tool for supersonic jet flow configurations. PARALLEL COMPUTING, v. 93, MAY 2020. (13/07375-0, 13/21535-0)

JUNQUEIRA-JUNIOR, CARLOS; YAMOUNI, SAMI; AZEVEDO, JOAO LUIZ F.; WOLF, WILLIAM R.. Influence of different subgrid-scale models in low-order LES of supersonic jet flows. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 5, MAY 2018. (13/07375-0, 13/21535-0)