Análise numérica do escoamento na seção de captura de ar de um demonstrador scramjet

dc.contributor.advisorToro, Paulo Gilberto de Paula
dc.contributor.advisor-co1Souza, Sandi Itamar Schafer de
dc.contributor.advisor-co1IDpt_BR
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorAraújo, Jonatha Wallace da Silva
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Korzenowski, Heidi
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Souza, Thiago Cardoso de
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.date.accessioned2019-12-04T23:50:23Z
dc.date.available2019-12-04T23:50:23Z
dc.date.issued2019-11-14
dc.description.abstractThe use of airbreathing propulsion based on supersonic combustion (scramjet technology) is currently seen in the aerospace sector as a promising application in the area of access to space. The main advantages of using this technology compared to current aerospace propulsion systems, are the dispensable of transport of the oxidant, which reduces the vehicle weight, and a relatively greater specific thrust than those conventionally used in rocket engines. Scramjet engines are airbreathing propulsion systems based on no moving parts that use shock waves established on these structures to compress and decelerate the atmospheric air flow, thereby creating thermodynamic conditions suitable for the combustion to occur at supersonic speed in the combustion chamber of the vehicle and providing a subsequent gas expansion and impulse generation. In this work, an analytical and a numerical approach were applied to the design of the air capture section of a scramjet demonstrator and subsequently used in the design of a physical model to demonstrate the technology of supersonic combustion through an atmospheric flight coupled to a rocket at a corresponding velocity of Mach number of 6.8 for a geometric altitude of 30 km. CFD simulations (non-viscous and viscous flow) were performed to verify the flow characteristics on the developed model. The simulations with non-viscous consideration were compared with the results of the analytical theory, presented in this work. The nonviscous flow model was initially used in order to present geometric aspects such the shock wave capture and the aerothermodynamic evaluation, subsequentially the k-kl-omega turbulence model was used for the modeling of the realistic viscous flow and its adequacy due to the appearance of phenomena associated to the interaction of the shock waves with the viscous boundary layer.pt_BR
dc.description.resumoO uso de propulsão aspirada baseada em combustão supersônica (tecnologia scramjet) é visto atualmente no setor aeroespacial como uma aplicação promissora na área de acesso ao espaço. As principais vantagens da utilização dessa tecnologia comparada aos atuais sistemas de propulsão aeroespacial são a não necessidade de transporte do oxidante, o que propicia uma redução do peso do veículo, e um impulso específico relativamente maior que os motores – foguetes convencionalmente adotados. Motores scramjet são sistemas de propulsão aspirada sem partes móveis. Tais sistemas utilizam ondas de choque estabelecidas sobre a estrutura para comprimir e desacelerar o escoamento de ar atmosférico criando condições termodinâmicas adequadas para que a combustão da mistura ar - combustível ocorra em velocidade supersônica na câmara de combustão do veículo, propiciando uma posterior expansão dos gases e geração de impulso. Nesse trabalho, as abordagens analítica e numérica foram aplicadas ao projeto da seção de captura de ar de um demonstrador scramjet construído para demonstração da tecnologia da combustão supersônica, através de um voo atmosférico acoplado a motor foguete em velocidade correspondente a número de Mach 6,8 na altitude geométrica de 30 km. Simulações computacionais do escoamento (invíscido e viscoso) foram utilizadas para verificar características do escoamento sobre o modelo desenvolvido. As simulações com escoamento invíscido foram comparadas com a teoria analítica correspondente. O modelo de escoamento invíscido foi inicialmente utilizado a fim de apresentar aspectos geométricos tais como a captura de ondas de choque bem como para uma avaliação aerotermodinâmica, posteriormente o modelo de turbulência k-kl-omega foi utilizado para o modelamento do escoamento viscoso propiciando a adequação da geometria do modelo em decorrência de fenômenos associados à interação de ondas de choque com a camada limite viscosa.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.identifier.citationARAÚJO, Jonatha Wallace da Silva. Análise numérica do escoamento na seção de captura de ar de um demonstrador scramjet. 2019. 76f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28133
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectScramjetpt_BR
dc.subjectSeção de compressãopt_BR
dc.subjectEstudo analíticopt_BR
dc.subjectSimulação numéricapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
dc.titleAnálise numérica do escoamento na seção de captura de ar de um demonstrador scramjetpt_BR
dc.title.alternativeNumerical Analysis of the flow in the inlet section of a scramjet demonstratorpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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