Navegando por Autor "Araújo, Tiago Aleixo de"
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TCC Análise conceitual de um demonstrador scramjet de admissão interna(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-06-27) Araújo, Tiago Aleixo de; Toro, Paulo Gilberto de Paula; 0000-0002-3280-4244; http://lattes.cnpq.br/8765591637274439; 0009-0007-0287-7710; http://lattes.cnpq.br/6153034683400041; Marinho, George Santos; http://lattes.cnpq.br/0490476694313938; Souza, Sandi Itamar Schafer de; 0000-0002-6737-1063; http://lattes.cnpq.br/7400466085627528Teve-se por objetivo neste trabalho aplicar modelagens analítica e numérica para desenvolver projeto conceitual, de um veículo aeroespacial que utiliza sistema de propulsão aspirada baseada em combustão supersônica (tecnologia scramjet), para voo em velocidades hipersônicas, na atmosfera densa terrestre. Utilizou-se uma configuração de admissão interna, com uma única rampa, espelhada pela linha de simetria, que estabelecem ondas de choque oblíquas incidentes no bordo de ataque, que incidem na interseção das ondas de choque incidente, e três ondas de choque oblíquas refletidas que incidem na entrada da câmara de combustão. Ao entrar em contato com a rampa, o escoamento hipersônico estabelece uma onda de choque oblíqua incidente e três ondas de choque refletidas, que alteram as propriedades do escoamento. No estudo analítico são aplicadas: a teoria de onda de choque oblíqua na seção de compressão; a teoria (Rayleigh) de adição de calor em escoamento unidimensional, considerando área da seção transversal constante e sem considerar a adição de massa de combustível, na seção da câmara de combustão; e a teoria de razão de área acoplada a teoria de expansão de Prandtl-Meyer, na seção de expansão. Realizou-se simulação numérica utilizando o módulo Fluent do software ANSYS nas mesmas condições do estudo analítico, considerando-se ar como gás perfeito e sem a camada limite. Constatou-se excelente concordância entre os resultados analíticos e numéricos. A escolha do ângulo da rampa de compressão utilizado proporcionou a condição de choque on-lip e choque on-corner, na seção de compressão. Ainda, o ângulo da rampa de compressão gerou as condições de velocidade (número de Mach) e temperatura do escoamento, de ar atmosférico na entrada da câmara de combustão, suficiente para mistura e queima espontânea do hidrogênio em velocidade supersônica. Finalmente, o projeto conceitual do scramjet com configuração de admissão interna, com uma rampa de compressão resultou em velocidade dos gases dos produtos da combustão superior a velocidade de voo, evidenciando a geração de empuxo não-instalado.Dissertação Estudo conceitual de um demonstrador scramjet de admissão interna com três rampas(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-15) Araújo, Tiago Aleixo de; Toro, Paulo Gilberto de Paula; Souza, Sandi Itamar Schafer de; https://orcid.org/0000-0002-3280-4244; http://lattes.cnpq.br/8765591637274439; http://lattes.cnpq.br/6153034683400041; Costa Júnior, João Carlos Arantes; Korzenowski, HeidiNeste trabalho foi desenvolvido um estudo conceitual de um sistema de propuls„o aspirada baseada em combust„o supersÙnica (tecnologia scramjet) acoplado aos motores foguetes S30 e S31 para voar em velocidade hipersÙnica, de 2050 m/s ‡ altitude de 30 km. O objetivo foi estudar uma configuraÁ„o de admiss„o interna simÈtrica com trÍs rampas na seÁ„o de compress„o e comparar com a configuraÁ„o mista externa e interna de trÍs rampas e mesmos ‚ngulos. Foi aplicada uma metodologia teÛrico-analÌtica (abordagem de engenharia) utilizando a teoria de onda de choque oblÌqua na seÁ„o de compress„o, a teoria de Rayleigh da adiÁ„o de calor em escoamento unidimensional, com ·rea transversal constante, e sem considerar a adiÁ„o de massa do combustÌvel na c‚mara de combust„o, e a teoria de raz„o de ·rea acoplada ‡ teoria de expans„o de Prandtl-Meyer na seÁ„o de expans„o. Foram analisadas as variaÁıes das propriedades do escoamento sem injeÁ„o de combustÌvel na c‚mara de combust„o (power-off) e com injeÁ„o e queima de combustÌvel hidrogÍnio, no escoamento em velocidade supersÙnica (power-on). O ar atmosfÈrico capturado pela seÁ„o de compress„o do demonstrador scramjet È comprimido e desacelerado para uma condiÁ„o de velocidade supersÙnica e temperatura superior a temperatura de igniÁ„o espont‚nea do combustÌvel na c‚mara de combust„o. Considerando power-off, o ar expandido na seÁ„o de expans„o obteve uma velocidade inferior ‡ velocidade de voo, devido ao aumento da entropia. Entretanto, no caso de power-on, os produtos da combust„o da mistura ar atmosfÈrico-combustÌvel hidrogÍnio proporcionam um aumento na velocidade de voo do scramjet, produzindo empuxo n„o instalado de 402,64N e impulso especÌfico de 4164,02s. Por fim foi realizada uma an·lise de desempenho do scramjet desenvolvido considerando par‚metros como eficiÍncia propulsiva, eficiÍncia tÈrmica e eficiÍncia global.