EM974 – Métodos Computacionais em Engenharia Térmica e Ambiental

Apresentação em tema: "EM974 – Métodos Computacionais em Engenharia Térmica e Ambiental"— Transcrição da apresentação:

1 EM974 – Métodos Computacionais em Engenharia Térmica e Ambiental
Estudo do escoamento supersônico em um bocal convergente-divergente Eduardo Moraes Coraça RA Bruno Balestrini RA Vinicius Dias de Lima RA

2 Introdução Bocais são componentes utilizados para acelerar escoamentos de velocidades subsônicas a supersônicas; Grande aplicabilidade na Engenharia Mecânica, principalmente na área de propulsão;

3 Objetivos Simular o escoamento em um bocal com o software Phoenics, variando as pressões na saída; Calcular a posição do choque; Comparar valores numéricos da simulação com valores obtidos através de expressões analíticas;

4 Solução Analítica Para velocidades baixas (M<1), o escoamento é isentrópico; Para M>1, inversão da característica do escoamento; Portanto, deve haver uma descontinuidade que compense a variação de entropia;

5 Solução Analítica A posição do choque é obtida pela área em que ocorre e, como se conhece a geometria, a área é uma função apenas da posição. Logo, o escoamento é tratado como unidimensional; Para a simulação, foi utilizado um bocal padrão ASTAR:

6 Solução Analítica A resolução das equações de conservação é muito complicada, logo utiliza-se as seguintes relações:

7 Escoamento Compressível
Solução no Phoenics Foi utilizada uma malha BFC, unidimensional; Malha BFC Nz = 700 1 frame Seção retangular Modelos Laminar GCV-elíptico Escoamento Compressível

8 Solução no Phoenics 𝑷 𝒔𝒂í𝒅𝒂 =𝟗,𝟖 𝒃𝒂𝒓 V = 29.39139 m/s P = 9,973613 bar
T = 569,5699 K Para as demais 𝑷 𝒔𝒂í𝒅𝒂 V = 46,38075 m/s P = 9, bar T = 568,8623 K Propriedades Ar como gás ideal 𝑇 0 = 570 K 𝑃 0 =10 𝑏𝑎𝑟

9 Solução no Phoenics Parâmetros da Solução Numérica
Máximo de 6000 iterações Critério de convergência global: 2%

10 Comparação das Soluções

11 Conclusão Como pode ser visto através das comparações, os resultados numéricos estão de acordo com os analíticos; Isso indica que o PHOENICS pode simular com boa precisão o escoamento adiabático e compressível; Com uma malha ainda mais refinada pode-se conseguir maior precisão dos resultados. Portanto, para trabalhos futuros, podem ser utilizadas outras malhas e outros pacotes CFD para comparação.