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Simulação Numérica de Escoamento Reativo Quasi- Unidimensional em Motor- Foguete com Refrigeração Regenerativa Carlos Henrique Marchi (UFPR, gerente do.

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1 Simulação Numérica de Escoamento Reativo Quasi- Unidimensional em Motor- Foguete com Refrigeração Regenerativa Carlos Henrique Marchi (UFPR, gerente do projeto) Luciano Kiyoshi Araki (UFPR) Márcio Augusto Villela Pinto (UEPG) Cosmo Damião Santiago (UNIBRASIL) Fábio Alencar Schneider (UNICENP)

2 Problema Divisão do problema em três subproblemas: Câmara-Tubeira: Escoamento reativo, turbulento de gases num motor-foguete. Paredes: Condução de calor através das mesmas entre os gases de combustão e o fluido refrigerante. Canais: Escoamento turbulento do fluido refrigerante nos canais ao redor da tubeira.

3 Figura 1: Motor-foguete bipropelente com refrigeração regenerativa. Fonte: Marchi et al., Solução Numérica de Escoamentos em Motor-Foguete com Refrigeração Regenerativa, XXI Cilamce.

4 Figura 2: Detalhes nos canais de refrigeração. Fonte: Marchi et al., Solução Numérica de Escoamentos em Motor-Foguete com Refrigeração Regenerativa, XXI Cilamce.

5 Fases Fase 1: Escoamento unidimensional reativo, sem transferência de calor. Fase 2: Escoamento unidimensional reativo, com escoamento regenerativo.

6 Metodologia Método dos Volumes Finitos. Funções de interpolação de segunda ordem, co- localizado. Formulação apropriada a qualquer regime de velocidades. Malha uniforme. Estimativa de erro GCI.

7 Modelos físicos Monogás, com propriedades constantes; Monogás, com propriedades variáveis; Escoamento congelado; Escoamento em equilíbrio; Escoamento com taxa finita de reação.

8 Modelos químicos ModeloNúmero de reações Número de espécies Espécies envolvidas 003H 2 O, O 2, H H 2 O, O 2, H 2, OH 346H 2 O, O 2, H 2, OH, O, H H 2 O, O 2, H 2, OH, O, H, HO 2, H 2 O H 2 O, O 2, H 2, OH, O, H, HO 2, H 2 O 2

9 Resultados – Fase 1 Estimativas de erros para temperatura (mod. monogás com propriedades constantes)

10 Resultados – Fase 1 Malha de 2560 volumes de controle

11 Resultados – Fase 1 Malha de 2560 volumes de controle

12 Resultados – Fase 1 Distribuição de temperaturas ao longo da tubeira

13 Resultados – Fase 1 Distribuição de frações mássicas de H 2 O ao longo da tubeira

14 Resultados – Fase 1 Tempo de CPU

15 Resultados – Fase 2 Distribuição de 80 volumes

16 Resultados – Fase 2 Distribuição de temperaturas ao longo da tubeira

17 Resultados – Fase 2 Distribuição de temperaturas ao longo da parede da tubeira

18 Resultados – Fase 2 Tempo de CPU


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