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Um estudo dos efeitos da radiação térmica e da viscosidade volumétrica em escoamentos reativos hipersônicos

Processo: 22/07604-8
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2022
Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
Pesquisador responsável:João Luiz Filgueiras de Azevedo
Beneficiário:Farney Coutinho Moreira
Supervisor: Deborah A. Levin
Instituição Sede: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa. Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Instituição Anfitriã: University of Illinois at Urbana-Champaign, Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:21/02705-8 - Análise aerotermodinâmica de escoamentos hipersônicos com aplicações para procedimentos de reentrada atmosférica, BP.PD
Assunto(s):Termodinâmica   Radiação térmica   Carga térmica   Viscosidade
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Bulk viscosity | Heat Transfer | Hypersonic flows | Reactive flows | Thermal radiation | Thermodynamic non-equilibrium | Escoamento hipersônico com radiação térmica

Resumo

A presente proposta de pesquisa combina métodos contínuos e de partículas para investigar escoamentos hipersônicos incluindo efeitos da radiação térmica na distribuição do fluxo de calor sobre a superfície do veículo. Durante o procedimento de reentrada atmosférica, fortes ondas de choque são formadas ao redor do veículo, aumentando a conversão da energia cinética do gás em energia térmica que, por sua vez, é transferida para a superfície do veículo como calor. Em números de Mach extremos e a altas temperaturas, onde a formação do plasma também pode ocorrer, o fluxo de calor por radiação pode representar até aproximadamente 18% do fluxo de calor total, dependendo das condições de escoamento. A fim de melhorar a capacidade de previsão de cargas térmicas em veículos aeroespaciais, investigaremos os mecanismos de radiação térmica usando uma abordagem de método de partículas. Isso permitirá uma futura implementação da capacidade de fluxo de calor radiativo nas ferramentas computacionais atualmente em desenvolvimento no presente grupo de pesquisa, que modelam os escoamentos de interesse usando uma abordagem contínua. Este trabalho também abordará um estudo dos efeitos da viscosidade volumétrica em escoamentos em estado de não-equilíbrio termodinâmico sobre configurações aeroespaciais. Vários aspectos dos escoamentos hipersônicos permanecem em aberto na literatura. Por exemplo, em termos de física do escoamento, o papel do coeficiente de viscosidade volumétrica não é totalmente compreendido. A maioria dos estudos dedicados à modelagem numérica de escoamentos de gases viscosos leva em consideração apenas o coeficiente de viscosidade de cisalhamento, enquanto a viscosidade volumétrica é geralmente negligenciada, apesar do fato de que, em algumas misturas de gases, sua magnitude pode ser muito maior que a viscosidade de cisalhamento. Portanto, este estágio de pesquisa no exterior trará contribuições ao tema da reentrada atmosférica com aplicações para configurações de escoamentos mais realistas. (AU)

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